分子刺激応答機能を有する高分子ナノ組織体の創成

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450349
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 宮下 徳治 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (40124630)
• 研究分担者: 青木 純 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (50250709)
• キーワード: ラングミュアーブロジェット法 / 分子認識 / 刺激応答

研究概要

本研究では両親媒性の機能高分子化合物をラングミュアーブロジェット法を利用し、高次に組織化した高分子ナノ薄膜を作成し、分子や生体分子の刺激に対して生体膜類似の認識や応答機能を電気信号や光に変化する新たな分子センシング、生体分子センサー、情報伝達機能を有する高分子超薄膜を創成し、従来型とは異なった高分子ナノ材料開発を目指すことを目的とする。合目的に分子を積層構築し、高分子組織体として機能設計することはナノテクノロジーにおけるマテリアル開発の側面からのブレークスルーとして波及するものと信じている。また、水面上に形成する単分子膜を積層するLB膜形成法は非常にマイルドな環境に優しい手法であり、より生体系に近い省エネルギー的な薄膜形成法である。
○平成11年度は以下の研究を行った。
種々の分子認識、刺激応答機能、生体分子を有する高分子LB膜を作成し、分子、生体分子への応答を外部出力として取り出し、高分子ナノ組織体のセンサー機能デバイス化を検討した。
1.前年度の結果を基にさらに分子認識機能団や信号伝達機能を有する両親媒性高分子の設計と合成
高分子LB膜を形成する高分子として長鎖アルキルアクリルアミドポリマーを基本に種々の分子認識機能を有する共重合体を合成を行い、ピレン基、ルテニウム錯体、種々のアミノ酸の導入に成功した。
2.固体基板上に形成した刺激応答性高分子ナノ組織体の光化学的特性の評価
機能団を導入した高分子LB膜についても光エネルギー伝達機能などを解析する。主に機能団の分子環境と電子化学的諸特性をも検討を行った。ルテニウム錯体、フェロセン機能団のレッドクス活性の評価データを得た。
3.刺激応答性高分子ナノ組織体の外部分子、生体分子に対する応答性の評価、相互作用の解析。
ポテンションスタット、蛍光分光法などにより分子設計された高分子ナノ組織体の種々の分子との相互作用や刺激応答性、分子センシング機能について検討を行い、素子開発の基本データを蓄積した。その分子認識機能や分子配列との関係について詳細に検討し、分子レベルでの作用機構を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Y.Amao,K.Asai,T.Miyashita,and I.Okura: "Novel Optical Oxygen Pressure Sensing Materilas: Platinum Porphyrin-Styrene-Trifluoroethylmethacrylate Copolymer Film"Chem.Lett.. 125-131 (1999)
• [文献書誌] A.Aoki and T.Miyashita: "A Structural Effect on Electrochemical Behavior of Hetero-Deposited Redox Polymer Langmuir-Blogett Films Containing Ferrocene and Tris (bipyridine) ruthenium Derivatives"J.Electroanal.Chem.. 473. 125-131 (1999)
• [文献書誌] T.Taniguchi,Y.Fukasawa and T.Miyashita: "Photoelectrochemical Response of Polymer Langmuir-Blodgett Films Containing Tris(2,2'-bipyridine) ruthenium Complex"J.Phys.Chem.. 103. 1920-1924 (1999)
• [文献書誌] A.Aoki,Y.Abe and T.Miyashita: "Effective Photoinduced Electron Transfer in Hetero-deposited Redox Polymer LB Films"Langmuir,. 15. 1463-1469 (1999)
• [文献書誌] F.Feng,M.Mitsuishi,T.Miyashita,I.Okura,K.Asai,and Y.Amao: "Preparation of Polymer Langmuir-Blodgett Films Containing Porphyrin Chromophore"Langmuir,. 15. 8673-8677 (1999)
• [文献書誌] J.Matsui,M.Mitsuishi,and T.Miyashita: "Characterization of the Molecular Environment of Polymer Langmuir-Blodgett Films Using a Pyrene Fluorescent Probe"Macromolecules. 32. 381-386 (1999)