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液液界面を利用した生体模倣型逆浸透膜の無欠陥・大面積製膜

研究課題

研究課題/領域番号 17H04963
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
研究機関信州大学 (2018-2019)
神戸大学 (2017)

研究代表者

佐伯 大輔  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (70633832)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワード膜分離 / 逆浸透膜 / 生体模倣 / リポソーム / 脂質二分子膜 / 水チャネル
研究成果の概要

本研究では、無欠陥で、高い透水性と実用的強度を有する生体模倣型逆浸透膜の作製方法について検討した。Gramicidin AやAmphotericin Bのような構造が比較的単純な生体分子を水チャネルとして用い、これらの水チャネルを含む平面脂質二分子膜を、表面構造が制御された多孔体表面へ展開する方法を確立した。得られた生体模倣型逆浸透膜は、耐圧性を有しており、既往の生体模倣型逆浸透膜や市販の高分子系逆浸透膜より高い分離性能を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の高分子系逆浸透膜は、既に性能向上が難しい現状にある。一方で、生体模倣型逆浸透膜は、理論的には高い性能が実現できると期待されている。しかしながら、水チャネルの機能発現や安定な脂質二分子膜形成が難しいなどの問題から、これまで、市販の高分子系逆浸透膜の性能を超える報告例はほとんどなかった。本研究では、水チャネルの選定と支持体の最適化、製膜方法の改良により、市販膜を超える透水性および実用的強度を兼ね備えた逆浸透膜の作製に成功し、実用化の可能性を示すことができた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of polyelectrolyte structure on formation of supported lipid bilayers on polyelectrolyte multilayers prepared using the layer-by-layer method2020

    • 著者名/発表者名
      A. Seimei, D. Saeki, H. Matsuyama
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 569 ページ: 211-218

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2020.02.079

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase separation behavior of binary mixture of photopolymerizable diacetylene and unsaturated phospholipids in liposomes2020

    • 著者名/発表者名
      K. Okuno, D. Saeki, H. Matsuyama
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes

      巻: 1862 号: 9 ページ: 183377-183377

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2020.183377

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular simulation of a modified amphotericin B-Ergosterol artificial water channel to evaluate structure and water molecule transport performance2019

    • 著者名/発表者名
      H. C. Wu, T. Yoshioka, K. Nakagawa, T. Shintani, D. Saeki, H. Matsuyama
    • 雑誌名

      Journal of Membrane Science

      巻: 583 ページ: 49-58

    • DOI

      10.1016/j.memsci.2019.04.021

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体分子を透過孔とした生体模倣型逆浸透膜の開発2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯大輔
    • 雑誌名

      膜

      巻: 44 号: 1 ページ: 22-26

    • DOI

      10.5360/membrane.44.22

    • NAID

      130007594091

    • ISSN
      0385-1036, 1884-6440
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体膜を模倣した水処理膜2018

    • 著者名/発表者名
      佐伯大輔
    • 雑誌名

      生物工学

      巻: 96 ページ: 538-538

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of supported lipid bilayers on porous polymeric substrates induced by hydrophobic interaction2018

    • 著者名/発表者名
      W. Miyashita, D. Saeki, H. Matsuyama
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 538 ページ: 297-303

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2017.11.006

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アニオン性表面への支持脂質二分子膜の形成に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      両頭佳佑, 佐伯大輔, 奥村幸久
    • 学会等名
      第22回化学工学会学生発表会(東京大会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 静電相互作用を用いたリポソーム融合法におけるSLB形成挙動に及ぼす脂質組成と融合誘発剤の影響2020

    • 著者名/発表者名
      谷河怜, 佐伯大輔, 奥村幸久
    • 学会等名
      日本膜学会第41年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] AmphotericinBを透過孔とした生体模倣型逆浸透膜の製膜条件が透水性能に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      清明充, 佐伯大輔, 奥野健太, 川勝孝博, 藤村侑, 松山秀人
    • 学会等名
      日本膜学会第40年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of biomimetic water purification membrane with Amphotericin B as a permeating pore2019

    • 著者名/発表者名
      A. Seimei, D. Saeki, K. Okuno, T. Kawakatsu, Y. Fujimura, H. Matsuyama
    • 学会等名
      The 12th International conference of the Aseanian Membrane Society (AMS12)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体膜を模倣した逆浸透膜の開発2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯大輔
    • 学会等名
      第2回COI学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effect of an amount of lipids on water permeability of supported lipid bilayers with Amphotericin B as a permeating pore2019

    • 著者名/発表者名
      A. Seimei, D. Saeki, T. Kawakatsu, Y. Fujimura, H. Matsuyama
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リポソーム融合法による生体模型水処理膜の作製におけるリポソーム濃度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      清明充, 佐伯大輔, 川勝孝博, 藤村侑, 松山秀人
    • 学会等名
      膜シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Gramicidin Aを透過孔に用いた生体模倣型逆浸透膜の開発2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯大輔, 奥野健太, 川勝孝博, 藤村侑, 松山 秀人
    • 学会等名
      日本化学会第99回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脂質二分子膜のアルキル鎖長がAmphotericin Bの物質透過性に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      佐伯大輔, 高井徹, 熊谷和夫, 松山秀人
    • 学会等名
      日本膜学会第40年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Layer-by-Layer法で作製した高分子多重層表面への脂質二分子膜形成における高分子種の影響2018

    • 著者名/発表者名
      清明充, 佐伯大輔, 奥野健太, 松山秀人
    • 学会等名
      日本膜学会第40年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of biomimetic reverse osmosis membrane using a phospholipid bilayer and gramicidin A via electrostatic interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Saeki, Kenta Okuno, Takahiro Kawakatsu, Yu Fujimura, Hideto Matsuyama
    • 学会等名
      The 11th Conference of Aseanian Membrane Society (AMS11)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ細孔を有する支持体を用いた生体膜模倣型逆浸透膜の開発2018

    • 著者名/発表者名
      奥野健太, 佐伯大輔, 川勝孝博, 藤村侑, 松山 秀人
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Amphotericin Bを透過孔とした生体模倣型逆浸透膜におけるチャネル組成が透水性に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      清明充, 佐伯大輔, 奥野健太, 川勝孝博, 藤村侑, 松山秀人
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 生体膜の模倣による水処理膜の高機能化2018

    • 著者名/発表者名
      佐伯大輔
    • 学会等名
      信州大学工学部コロイド&界面科学研究センター第4回(2018年)研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高い耐圧性を有するナノ細孔を持つ支持体を用いた生体膜模倣型逆浸透膜の開発2018

    • 著者名/発表者名
      奥野健太, 佐伯大輔, 川勝孝博, 藤村侑, 松山 秀人
    • 学会等名
      膜シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 生体模倣型分離膜におけるAmphotericin Bチャネルの組成が透水性能に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      清明充, 佐伯大輔, 奥野健太, 川勝孝博, 藤村侑, 松山秀人
    • 学会等名
      膜シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of biomimetic reverse osmosis membranes composed of a lipid bilayer, gramicidin A, and nanoporous supports2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Saeki, Kenta Okuno, Takahiro Kawakatsu, Yu Fujimura, Hideto Matsuyama
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リポソーム膜中の環状ペプチド会合体による水チャネル形成2018

    • 著者名/発表者名
      岩井崇,本村稔季,通阪栄一,鈴木祐麻,比嘉充,佐伯大輔,松山秀人
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Layer-by-layer法を用いたナノ濾過膜の作製における高分子種の透水性への影響2018

    • 著者名/発表者名
      清明充, 佐伯大輔, 奥野健太, 松山秀人
    • 学会等名
      第20回化学工学会学生発表会(広島大会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鎖長の異なる脂質二分子膜におけるAmphotericin Bの水/イオン透過性評価2018

    • 著者名/発表者名
      高井徹, 佐伯大輔, 熊谷和夫, 松山秀人
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 重合性脂質により構成される脂質二分子膜の膜構造評価2017

    • 著者名/発表者名
      奥野健太, 佐伯大輔, 松山秀人
    • 学会等名
      日本膜学会第39年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水処理膜を指向したAmphotericin Bのリン脂質二分子膜中での物質透過性評価2017

    • 著者名/発表者名
      高井徹, 佐伯大輔, 熊谷和夫, 松山秀人
    • 学会等名
      日本膜学会第39年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of membrane performance of supported lipid bilayers incorporating amphotericin B as water channels2017

    • 著者名/発表者名
      T. Takai, D. Saeki, K. Kumagai, H. Matsuyama
    • 学会等名
      2017 International Congress on Membranes and Membrane Processes (ICOM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アルキル化多孔体を支持体とした平面脂質二分子膜の形成と物質透過性評価2017

    • 著者名/発表者名
      佐伯大輔, 高井徹, 迫郁弥, 松山秀人
    • 学会等名
      第68回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 選択性透過膜の製造方法および水処理方法2019

    • 発明者名
      佐伯大輔、他
    • 権利者名
      信州大学、他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-126965
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 選択性透過膜、選択性透過膜の製造方法および水処理方法2019

    • 発明者名
      佐伯大輔、他
    • 権利者名
      信州大学、他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-126966
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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