| 研究課題/領域番号 |
20H02516
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
牧 泰輔 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10293987)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | inkjet mixing / nano particle / lipid particle / janus particle / phase separation / polymer particle / Janus paricle / nano materials / on demand production / lipid nanoparticle / inkjet reactor / micro reactor / micro mixing |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マイクロフロー反応器による反応成績の向上をさらに発展させ、液滴の衝突により①『拘束された微小空間利用』、②『不安定物質のオンデマンド生成・活用』、③『反応器の制約からの脱却』を目指してマイクロ液滴を生かした新たな材料創成反応プロセスの開発を目指す。種々の条件で液滴を衝突させ衝突挙動が混合速度に及ぼす影響を明らかにするとともに、衝突後の運動を予測して次の液滴と衝突するシステムや反応条件を迅速に変更するシステム開発を行う。構築した液滴混合モデルと開発したシステムの妥当性をDDSで活用が期待される脂質ナノ粒子の合成反応とナノ粒子合成反応を行って検証する。
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| 研究成果の概要 |
インクジェット装置を用いて微小かつ均一な液滴を作製し，この液滴を利用した新規反応プロセスの構築を試みた。インクジェット液滴の衝突時の変形挙動が混合速度に大きく影響することを明らかにし，1 ms以下で混合できる条件を見出した。
迅速混合条件でインクジェット液滴を衝突・混合させることにより，金，銀ナノ粒子の合成と粒子径の制御に成功した。また，高分子ナノ粒子の作成にも取り組み，粒子径の制御とヤヌス粒子などのモルフォロジーの制御に成功した。さらに，ドラッグデリバリーシステム用ナノ粒子のオンデマンド合成を目指して，脂質ナノ粒子の作製に取り組み，従来よりも低体積比率での脂質ナノ粒子の合成に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
インクジェット技術の発展にともない，２次元のプリント技術を微小化したナノ配線技術，３次元造形，医療分野にもその用途が広がっている。しかし，インクジェット技術を化学合成に利用するという発想はこれまでになく，新規性が高く，学術的意義の大きい取り組みである。本研究ではインクジェット液滴を一つの反応器と見立てて，その混合速度と反応速度を精密に制御できることを示している。また，活性が高いが寿命が短い高機能化学製品をオンデマンドで微量な試薬で無駄なく製造できる技術としてインクジェット技術が十分に利用できることを明らかにしており，社会的意義も非常に大きいといえる。
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