超臨界二酸化炭素中での酵素の特異反応を用いた機能性高分子材料の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750706
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 松山 清 福岡大学, 工学部, 助手 (40299540)
• キーワード: 超臨界流体 / 高分子材料 / 酸素反応 / マイクロカプセル / 高分子微粒子 / マイクロカプセル

研究概要

本研究の目的は、本研究者が開発した超臨界二酸化炭素の欠点である高分子に対する低い溶解力を1000倍以上に上昇させる貧溶媒とのコソルベンシー技術を用いて、超臨界二酸化炭素中で酵素やタンパク質を微小コーティングすることにより、機能性微粒子を工業的に生産する技術を開発することである。さらに、本研究で微小コーティングした高分子被覆酵素を超臨界二酸化炭素中で生体触媒として機能発現させることで、生体関連物質や高分子合成プロセスに利用する。
既に、上記目標を達成するため、平成13年度は以下のような研究実績を得ることができた。まず、超臨界二酸化炭素中における高分子重合の過程で、反応に影響を与える圧力、温度、組成などの巨視的な操作因子を制御することで、超臨界流体から析出する高分子とマイクロコーティングを施した酵素複合体の微細構造を制御し、生体関連物質の合成の機能発現を試みることで、超臨界二酸化炭素中でアミノ酸よりペプチドを合成することに成功した。また、超臨界二酸化炭素中で酵素の特異反応を利用することで、ラクトンの開環重合に成功し、生分解性高分子であるポリラクトンを合成することに成功した。
さらに、それらの研究を行う上で明らかになった超臨界二酸化炭素とカルボキシル基との親和性に着目し、高価な酵素や人体に悪影響を及ぼす界面活性剤や有機溶媒を用いることなく、メタクリル酸等の汎用モノマーを用いることで高分子微粒子を製造する技術を確立した。

研究成果

• [文献書誌] 松山清, 三島健司, 平原卓司, 高橋慶治: "超臨界二酸化炭素中でのメタクリル酸グリシジルの重合"高分子論文集. 58. 552-556 (2001)
• [文献書誌] K.Mishima, K.Matsuyama, M.Baba, T.Hirabaru, S.Yamaushi, K et al.: "Solubilities of Undecanolide and Pentadecanolaction in Supercritical Carbon Dioxide"J.Chem.Eng.Data. 46. 69-72 (2001)
• [文献書誌] K.Matsuyama, K.Mishima, S.Yamaguchi, M.Umemoto: "Environmentally Formation of Polymeric Microspheres Using Supercritical Carbon Dioxide Solution with a Nonsolvent"Environ.Sci.Technol.. 35. 4149-4155 (2001)
• [文献書誌] 三島健司, 松山清, 古川敦史, 藤井卓, 志田純, 野尻尚材, 久保英明, 片田直樹: "超臨界二酸化炭素のコンソルベンシーを利用した無機微粒子マイクロカプセルに対するポリマーコーティング厚みの制御"化学工業論文集. 27. 700-706 (2001)
• [文献書誌] 松山清, 山内悟留, 平原卓司, 林賢一郎, 服部沙里, 三島健司: "超臨界二酸化炭素の急速膨張法を利用したポリマーブレンドによるタンパク質マイクロカプセルの形成"化学工学論文集. 27. 707-713 (2001)
• [文献書誌] K.Mishima, K.Matsuyama, H.Ishikawa, K.Hayashi, S.Maeda: "Measurement and Correlation of Solubilities of Azo Dyes and Anthraquinone in Supercritical Carbon Dioxide"Fluid Phase Equilibria. (印刷中). (2002)