分子インプリント法による新規機能性高分子膜の開発とその応用

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650842
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 小林 高臣 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (90225516)
• 研究分担者: 藤井 信行 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (50011119)
• キーワード: 分子インプリント / 高分子膜 / 鋳型分子 / 分子刷り込み / カフェイン / 相分離法 / ポリアクリロニトリル / ポリアミド

研究概要

分子インプリント法による高分子膜の機能化について昨年度に引き続き検討を行った。手法としては、我々がすでに開発した相分離法を利用し、ポリアクリロニトリル共重合体に種々の官能基を導入し、これを溶媒に鋳型分子と一緒に溶かし、これをキャストした後に、貧溶媒中で凝固させる手法を導入した。これによりピリジル基を導入したポリアクリロニトリル膜は、カルボン酸基では認識できなかったカフェイン分子を選択的に認識できることが明らかになった。現在、この認識能が、どんな相互作用で起こっているのかを、認識特性の温度依存性を測定することにより評価している。さらに、ポリアミドが水素結合の編み目を形成していることに着目しこれを利用したアミノ酸の認識を試みている。鋳型分子としては、グルタミンを使用し、これに構造の類似したグルタミン酸、および、システインを認識させた結果、グルタミンを高選択的にポリアミドに取り込むことを見いだした。またこのポリマーは、アミノ酸のラセミ体も区別できることが判明し、汎用高分子の高機能化に道を開くものとして大変興味深い。
さらに最近では、ダイオキシン骨格を有するジベンゾフラン化合物の認識能を有する汎用高分子の探索を行っており、これを高選択的に吸着するポリマーとしてポリスチレンやポリスルホンのような芳香族基を有するポリマーが有効であることを見いだしてきた。さらに、吸着するだけではこれらのポリマーの廃棄に問題を生じるためにこれに分解機能を持たせた触媒型分子インプリント膜の開発を現在検討しているところである。
これらの認識実験には、溶質濃度を測定して結合量を算出する間接的な評価法をこれまで用いてきたが、本研究の助成により水晶振動法を適応し、QCMによる馬分子分子インプリント膜の評価を確立することも行っている。これにより分子認識特性が容易に評価できるようになりさらに、芳香族碁やピリジル基の蛍光の消光実験と合わせることにより基質認識能の動力学的な評価の確立も可能であると思われ、現在検討しているところである。

研究成果

• [文献書誌] P.S.Reddy,Takaomi Kobayashi and Nobuyuki Fujii,: "Molecular Imprinting in Hydrogen Bonding Networks of Polyamide Nylon for Recognition of Amino Acids." Chemistry Letters. in Press. (1999)
• [文献書誌] Takaomi Kobayashi,Hong Ying Wang and Nobuyuki Fuji,: "Molecular lmprint Membranes of Polyacrylonitrile Copolymers with Different Acrylic acid Segments" Analytica.Chimica.Acta.,. 365,. 81-88 (1998)
• [文献書誌] Hong Ying Wang,Takaomi Kobayashi and Nobuyuki Fujii,: "Surface Molecular Imprinting on Photosensitive Dithiocarbamoyl Polyacrylonitrile Membrane using Photograft Polymerization" J.Chemical Tech.& Biotech.,. 70(4). 355-362 (1997)
• [文献書誌] Hong Ying Wang,Takaomi Kobayashi and Nobuyuki Fujii,: "Molecular Imprint Membranes Prepared by Phase lnversion Technique(II).Influence of Coagulation Temperature in Phase Inversion Process on the Encoding in Polymeric Membranes" Langmuir. 13(20). 5390-5400 (1997)
• [文献書誌] T.Kobayashi,T.Fukaya,Y.Murawak and N.Fujii,: "Molecular imprint Technique for Functionalization of Polymeric Membranes," 37th IUPAU International Symposium on Macromolecules.613 (1998)
• [文献書誌] T.Kobayashi,Y.Murawaki,T.Fukaya,H.Y.Wang and N.Fujii: "Ultrafiltration Membranes having Molecular Recognition Properties" Preprints of International conference on Membrane Science and Technology(ICMST 98). 194-195 (1998)
• [文献書誌] T.Kobayashi,H.Y.Wang,T.Fukaya and N.Fujii,: "Recogition with Imprinted Polymers,ACS Symposium Series703,Washington,DC," Molecular Imprint Membranes Prepared by Phase Inversion of Polyacrylonitrile Copolymers With Carboxylic Acid Groups,13 (1998)