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高分子規則表面のバイオエッチングとソフトマター分子群集積化への応用

公募研究

研究領域ソフトインターフェースの分子科学
研究課題/領域番号 23106722
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

吉川 佳広  独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (30373294)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2011年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード表面加工 / ナノバイオ / 酵素 / 自己組織化 / 高分子構造・物性 / 走査型プローブ顕微鏡 / 薄膜 / 生分解性高分子
研究実績の概要

本年度は、簡便な方法を用いて生分解性高分子表面のパターニングを行うバイオエッチング手法の開発を行うため、効率的に生分解性高分子の酵素分解速度を制御する手法を探索した。具体的には、代表的な生分解性高分子であるポリ乳酸のアモルファス薄膜(厚さ約100 nm)を作製し、膜表面をUV-オゾン処理した。そして、プロティナーゼKによる酵素分解試験を行い、分解速度を水晶振動子マイクロバランス(QCM)を用いて測定した。その結果、UV-オゾン処理することで、酵素分解速度が遅くなることがわかった。同様の結果は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いた形状観察によっても確かめた。酵素分解抑制の原因を調べるため、薄膜表面への酵素吸着数をAFMで直接調べたところ、UV-オゾン処理をしていない薄膜と比べて、UV-オゾン処理した薄膜では、酵素吸着数が低下していることがわかった。接触角測定の結果から、UV-オゾン処理により膜表面が親水化していることがわかった。以上の結果から、UV-オゾン処理によりポリ乳酸薄膜表面が親水化されて酵素吸着が抑制され、したがって、酵素分解速度が低下したものと考察した。一方、UVのみでポリ乳酸表面を処理すると、酵素分解が促進されることもわかった。本手法は、ポリヒドロキシアルカン酸やポリカプロラクトンにも適用可能であることをQCMおよびAFM測定によって確認した。そこで、様々な形状のマスクを介してUV-オゾンあるいはUV処理を行い、その後に対応する高分子加水分解酵素による分解を施すことで、生分解性高分子薄膜のパターニング、すなわちバイオエッチングに成功した。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Tuning the Enzymatic Hydrolysis of Biodegradable Polyesters and It’s Application to Surface Patterning2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Kikkawa, Masato Fukuda, Nobuhiro Ichikawa, Ayumi Kashiwada, Kiyomi Matsuda, Masatoshi Kanesato, Tomohiro Hiraishi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 1 号: 15 ページ: 4667-4670

    • DOI

      10.1039/c3ta01670f

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Assembly of Porphyrin Wires Trapped on a Highly Oriented Pyrolitic Graphite Surface2012

    • 著者名/発表者名
      V.Rauch, J.A.Wytko, M.Takahashi, Y.Kikkawa, M.Kanesato, J.Weiss
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 14 ページ: 1998-2001

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Binding Ability of Chitinase onto Cellulose : An Atomic Force Microscopic Study2011

    • 著者名/発表者名
      I.Kikkawa, M.Fukuoa, A.Rashiwada, A.Matsuda, M.Kanesato, M.Wada, T.Imanaka, T.Tanaka
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 43 号: 8 ページ: 742-744

    • DOI

      10.1038/pj.2011.60

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Atomic Force Microscopic Analysis of Intermolecular Interaction between Chitin-Binding Domain and Polysaccharide Surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Kikkawa, Masatoshi Kanesato, Takeshi Tanaka
    • 学会等名
      IUMRS-ICEM2012
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2012-09-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ATOMIC FORCE MICROSCOPIC ANALYSIS OF CHITINASE BINDING ONTO CHITIN/CELLULOSE SURFACES2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Kikkawa
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Polymeric Materials 2012 (ISAPM 2012)
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      2012-07-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子加水分解酵素の基質結合解析と酵素分解加工に向けた試み2012

    • 著者名/発表者名
      吉川 佳広
    • 学会等名
      第61回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2012-05-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオエッチングと分子間相互作用測定:走査型プローブ顕微鏡による解析2011

    • 著者名/発表者名
      吉川佳広
    • 学会等名
      エコマテリアル研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2011-10-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [産業財産権] 生分解性高分子の分解速度制御法2011

    • 発明者名
      吉川佳広、市川暢広、金里雅敏
    • 権利者名
      (独)産業技術総合研究所
    • 産業財産権番号
      2011-279554
    • 出願年月日
      2011-11-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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