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液晶性コロイドナノクリスタルを基盤とする次世代ハイブリッド材料の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17J09259
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 有機・ハイブリッド材料
研究機関東京大学

研究代表者

中山 真成  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード液晶 / ハイブリッド材料 / コロイド
研究実績の概要

結晶と液体の中間相である液晶は、異方的な形状を有する有機分子により形成される。一方、無機ナノ粒子も液晶相の形成が可能だが、異方的な形状、均一なサイズ、コロイド安定性が必要であり、その数は非常に少ない。本研究では、新しい無機のコロイド液晶を開発するために、歯や骨など生体硬組織であるバイオミネラルに着目した。これらのバイオミネラルのナノ構造中には、形状やサイズが緻密に制御されたヒドロキシアパタイトのナノロッドが形成されている。これは、酸性の生体高分子により、ヒドロキシアパタイトの結晶化が精密に制御された結果である。そこで本研究では、「液晶」と「バイオミネラル」の知見を融合し、酸性高分子により無機物質の形状やサイズを精密に制御することで、ヒドロキシアパタイトや炭酸カルシウムからなる液晶新材料「バイオミネラル液晶」の開発し、その機能化を目指した。
本年度は、液晶性ヒドロキシアパタイトナノロッドを基板上に配列させ、それを細胞培養の足場として利用した。配列基板上で培養した細胞は、ナノロッドの配列方向と同一方向に配列した。このことから、ヒドロキシアパタイト液晶は、細胞の配列方向を制御するための足場として有用であることが分かった。
次に、ヒドロキシアパタイトナノロッドに光増感剤分子を担持し、光線力学療法のためのナノキャリアとして応用した。光増感剤分子を導入したナノロッドは、がん細胞内部へ取り込まれ、光照射により効率的に一重項酸素を発生させることでがん細胞を死滅させることが分かった。
最後に、酸性高分子で安定化したアモルファス炭酸カルシウムの結晶化条件を詳細に検討することで、液晶性炭酸カルシウムナノディスクとナノロッドを作り分けることに成功した。
これらの成果は、新しい無機コロイド液晶の合成に重要な知見を与えるとともに、革新的な有機/無機ハイブリッド材料の開発に大きく貢献すると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Nanyang Technological University(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Static structure and dynamical behavior of colloidal liquid crystals consisting of hydroxyapatite-based nanorod hybrids2019

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Taiki、Nakayama Masanari、Fujinami So、Nakatani Tomotaka、Kohmura Yoshiki、Kato Takashi
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 15 号: 16 ページ: 3315-3322

    • DOI

      10.1039/c9sm00101h

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stimuli-Responsive Hydroxyapatite Liquid Crystal with Macroscopically Controllable Ordering and Magneto-Optical Functions2018

    • 著者名/発表者名
      Masanari Nakayama, Satoshi Kajiyama, Akihito Kumamoto, Tatsuya Nishimura, Yuichi Ikuhara, Masafumi Yamato, Takashi Kato
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 568-568

    • DOI

      10.1038/s41467-018-02932-7

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 日本化学会第99春季年会2019

    • 著者名/発表者名
      中山真成、Lim Wei Qi、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、Zhao Yanli、加藤隆史
    • 学会等名
      Development of Liquid-Crystalline Nanocrystals by Utilizing the Formation Process of Biominerals
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 刺激応答性無機有機ハイブリッドナノロッド液晶の構築2018

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • 学会等名
      第22回液晶化学研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Stimuli-Responsive Inorganic/Organic Hybrid Liquid Crystals Inspired by Biomineralization2018

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • 学会等名
      IFOC-9 (The 9th International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Stimuli-Responsive Bio-Inspired Liquid-Crystalline Hybrid Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • 学会等名
      IPC2018 (The 12th SPSJ International Polymer Conference)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 無機/有機の自己組織化制御による刺激応答性ナノロッド液晶材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、熊本明仁、西村達也、 幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • 学会等名
      2018年帝人21世紀フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 刺激応答性コロイド液晶の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、加藤隆史
    • 学会等名
      第66回高分子年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 環境調和性無機有機ハイブリッド液晶の構築2017

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、加藤隆史
    • 学会等名
      第21回液晶化学研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 刺激応答性を示す環境調和型液晶材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • 学会等名
      2017年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 環境調和性次世代液晶材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、熊本明仁、西村達也、 幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Stimuli-Responsive Colloidal Liquid Crystals Based on Calcium Mineral2017

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、西村達也、 熊本明仁、幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM (The 15th International Conference on Advanced Materials)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PPC-15 (The 15th Pacific Polymer Conference)2017

    • 著者名/発表者名
      中山真成、梶山智司、熊本明仁、西村達也、 幾原雄一、山登正文、加藤隆史
    • 学会等名
      Development of Liquid-Crystalline Nanorod Materials with Stimuli-Responsive Properties
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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