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再生シルクタンパクを原料とする高タフネスシルク素材の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18K05250
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分35020:高分子材料関連
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

研究代表者

吉岡 太陽  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (90596165)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードシルク / 高タフネス繊維 / 階層構造 / X線構造解析 / 紡糸 / 構造制御 / 構造材料 / 持続可能社会 / 再生シルク / ナノフィブリル / 繊維構造 / 脱石油社会 / 構造解析 / 脱石油材料 / 高タフネス / 構造タンパク
研究成果の概要

本研究の目的は、再生シルクタンパク質から天然シルクの力学物性に匹敵する強く丈夫な繊維を人工的に紡糸するための技術を確立することである。最初に、様々な天然シルクの階層構造を詳細に解析し、それらに共通するフィブリル階層構造の詳細を定量的に解明することで、人工紡糸で目指すべき階層構造の指針を明確にした。次いで、フィブリル階層構造の形成過程を調べ、絹糸腺内部でのナノフィブリル前駆体・自己組織化形成とその集合化を定量的に捉えることに成功した。これら天然シルクの構造形成に関する知見を紡糸技術に模倣・取り込むことで、天然繊維の力学物性に近付ける紡糸技術の改善を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

持続可能社会の実現に向け、優れた力学特性を有する再生可能資源「シルク」が次世代構造材料の分野より注目を集めている。シルクの大量生産に向け、人工シルクタンパク質の創製が世界中で進められており、その紡糸技術の開発が急務とされている。本研究では、構造材料として実用化可能な力学特性を備える人工シルク繊維を紡糸するための技術開発を目的とした。本研究で得られた成果は、人工シルクタンパク質の紡糸技術としても応用可能であり、持続可能社会の構築、脱石油社会への実現など、SDGsに貢献する成果である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Hexagonal Packing of Nanofibrils in Bombyx mori Silkworm Silk Revealed by Small-angle X-ray Scattering Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Taiyo YOSHIOKA, Tsunenori KAMEDA
    • 雑誌名

      The Journal of Silk Science and Technology of Japan

      巻: 28 ページ: 129-135

    • NAID

      130007887007

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcriptomic Analysis of the Bagworm Moth Silk Gland Reveals a Number of Silk Genes Conserved within Lepidoptera2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya TSUBOTA, Taiyo YOSHIOKA, Akiya Jouraku, Takao K SUZUKI, Naoyuki YONEMURA, Kenji YUKUHIRO, Tsunenori KAMEDA, Hideki SEZUTSU
    • 雑誌名

      Insect Science

      巻: 0 号: 4 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1111/1744-7917.12846

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高タフネスシルクの階層構造:アミノ酸からフィブリル構造まで2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽
    • 雑誌名

      繊維機械学会誌

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] シルク繊維の高タフネス性発現機構に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽
    • 雑誌名

      繊維学会誌

      巻: 76 ページ: 372-376

    • NAID

      130007922190

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] ミノムシの糸に学ぶ強くタフなシルク創製に向けたヒント2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽
    • 雑誌名

      接着の技術誌

      巻: 39 ページ: 14-17

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Hexagonal Packing of Nanofibrils in Bombyx mori Silkworm Silk Revealed by Small-angle X-ray Scattering Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Taiyo、Kameda Tsunenori
    • 雑誌名

      J. Silk Sci. Tech. Jpn.

      巻: 28

    • NAID

      130007887007

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure Water-Solubility Relationship in α-Helix-Rich Films Cast from Aqueous and 1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2-Propanol Solutions of S. c. ricini Silk Fibroin2019

    • 著者名/発表者名
      Moseti、Yoshioka、Kameda、Nakazawa
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 24 号: 21 ページ: 3945-3945

    • DOI

      10.3390/molecules24213945

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Aggregation State of Residual α-Helices and Their Influence on Physical Properties of S. c. ricini Native Fiber2019

    • 著者名/発表者名
      Moseti Kelvin O.、Yoshioka Taiyo、Kameda Tsunenori、Nakazawa Yasumoto
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 24 号: 20 ページ: 3741-3741

    • DOI

      10.3390/molecules24203741

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A study of the extraordinarily strong and tough silk produced by bagworms2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Taiyo、Tsubota Takuya、Tashiro Kohji、Jouraku Akiya、Kameda Tsunenori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 1469-1469

    • DOI

      10.1038/s41467-019-09350-3

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] X-ray Scattering Analyses Quantitatively Revealed Periodic Hierarchical Structure of Polyalanine Beta-sheet and Non-polyalanine Amorphous Domains in Antheraea assamensis (Muga) Silk2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Taiyo、Kameda Tsunenori
    • 雑誌名

      J. Silk Sci. Tech. Jpn.

      巻: 27 ページ: 95-101

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] タフなシルクの階層構造:アミノ酸配列からフィブリル構造まで2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽
    • 学会等名
      日本繊維機械学会関東支部講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シルク繊維の高タフネス性発現機構に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽
    • 学会等名
      2020年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シルクのナノフィブリル構造とその構造形成機構2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽, 亀田恒徳
    • 学会等名
      2020年繊維学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 放射光X線散乱法に基づくシルク・ナノフィブリル構造形成機構の追跡2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽, 亀田恒徳
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ミノムシの糸の強さの解明2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽、亀田恒徳、坪田拓也、上樂明也、田代孝二
    • 学会等名
      令和元年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A mild dissolution strategy for cocoon silk from the non-mulberry silkworm, Samia cynthia ricini.2019

    • 著者名/発表者名
      Kelvin O. Moseti, Taiyo YOSHIOKA, Tsunenori KAMEDA, Yasumoto NAKAZAWA
    • 学会等名
      令和元年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 強くタフなシルクを与えるアミノ酸配列の条件2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽、亀田恒徳
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミノムシシルク2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽、亀田恒徳
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 新しいシルク:ミノムシシルク!2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽、亀田恒徳、浅沼章宗
    • 学会等名
      医工連携フォーラム2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Relationships between protein amino acid sequence, hierarchical structure and mechanical deformation behaviour of Antheraea assamensis (Muga) silk2019

    • 著者名/発表者名
      Taiyo Yoshioka, Tsunenori Kameda
    • 学会等名
      The 6th Asia-Pacific Congress of Sericulture and Insect Biotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strongest and toughest new silk: bagworm silk!2019

    • 著者名/発表者名
      Taiyo Yoshioka, Tsunenori Kameda
    • 学会等名
      The 6th Asia-Pacific Congress of Sericulture and Insect Biotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射光X線解析から分かってきたシルクの高タフネス発現における階層構造の役割2018

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シルクの力学特性における階層構造の役割2018

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽、亀田恒徳
    • 学会等名
      平成30年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural change and its effect on the mechanical property of silk induced by tensile deformation2018

    • 著者名/発表者名
      Taiyo Yoshioka, Tsunenori Kameda, Kohji Tashiro
    • 学会等名
      The Fiber Society's Spring 2018 Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] カイコの科学2020

    • 著者名/発表者名
      吉岡太陽
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254420432
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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