| 研究課題/領域番号 |
23K23433
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02165 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
鳴瀧 彩絵 名古屋大学, 工学研究科, 特任教授 (10508203)
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| 研究分担者 |
高橋 倫太郎 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10794125)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
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| キーワード | ナノ粒子 / ポリペプチド / 自己組織化 / 粒子配列 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
無機ナノ粒子の配列体は従来の原理を超えた機能を発現することが理論的に予測されており，それらを高精度，高収率，省エネルギーで生産する革新的プロセスの開発が求められている．本研究では，無機ナノ粒子と両親媒性ポリペプチドおよび合成高分子の協奏的自己組織化を利用して，水を溶媒とする液相から，構造単分散性にすぐれるナノ粒子配列体のコロイドを得る手法を開拓する．特に，光学分野のアプリケーションへ直結するリング状ナノ構造の創出とその液相中の in situ 構造解析による形成メカニズムの解明を行う．
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| 研究実績の概要 |
本研究では、無機ナノ粒子と両親媒性ポリペプチドの協奏的自己組織化を利用して、水を溶媒とする液相から、構造単分散性にすぐれるナノ粒子配列体のコロイドを得る手法を開拓する。
2022年度は、親水部と疎水部の鎖長が異なる３種類の両親媒性ブロックエラスチン類似ポリペプチド(bELP)を遺伝子工学的に作製した。これらの親水部および疎水部の残基数は、bELP1: 245および301, bELP2: 250および600, bELP3: 500および600である。これらを平均粒径15nmのシリカナノ粒子と水中で混合し、1日後に基板へスピンコートした後、走査型電子顕微鏡で観察した。全てのブロックポリペプチドの存在下で、ナノ粒子が集合して直径100nm以下のクラスターを形成している様子が観察された。bELP1およびbELP2では、ナノ粒子がリング状および金平糖状に集合し、より親水部の長いbELP2において自己集合体の構造単分散性が向上した。最も長鎖のbELP3では、得られる集合体の大部分が金平糖状であった。動的光散乱法において、ポリペプチドのミセルサイズはbELP3 (87 nm)＞bELP2 (58 nm) であったことから、bELP3では粒子を取り込める空間がより大きく、立体的な粒子集合体が得られやすかったと考えられる。
さらに、ポリプロピレンオキシドとポリエチレンオキシドのブロック共重合体の存在下で形成するシリカナノ粒子自己集合体の液相中での構造を、小角X線散乱法および小角中性子散乱法で詳細に解析し、液相中での高分子／ナノ粒子集合構造を初めて明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ポリペプチドの遺伝子工学的合成に成功し、粒子集合体の走査型電子顕微鏡による観察や小角X線散乱による構造解析を予定通り実施できた。金属ナノ粒子を集合させる条件を見出すには至らなかったが、一方で、計画にはなかった中性子散乱実験を実施し、無機ナノ粒子／高分子の液相中での複合構造を明らかにできた。
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| 今後の研究の推進方策 |
bELP存在下で形成するシリカナノ粒子集合体について、乾燥後の集合体を透過型電子顕微鏡法で、液相中の集合体を小角X線散乱法で観察することによって詳細な構造解析を行い、クラスターに含まれる粒子個数の分布や、粒子配列におけるキラリティーの有無を確認する。金属ナノ粒子の配列体作製にも引き続き取り組むが、粒子配列に適した条件が見つからない場合は、誘電体ナノ粒子の配列制御の精度を高めて応用可能性を探る。
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