| 研究課題/領域番号 |
14J02019
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
玉手 亮多 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | ブロック共重合体 / 化学振動反応 / ベシクル / コロイドソーム / 人工細胞 / 散逸構造 |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではブロック共重合体に化学振動反応であるBelousov-Zhabotinsky(BZ)反応の金属触媒を組み込むことで、時空間的にその自己集合状態を変化させるこれまでにない新規時空間材料「自励振動ブロック共重合体」の創製を行っている。
本年度は自励振動ブロック共重合体の合成手法が高分子構造及び物性に与える影響に関して系統的な検討を進めた。具体的にはBZ反応の金属触媒であるRu(bpy)3をビニルモノマーとして直接重合した場合と、アミノ基含有モノマーを共重合した後にカップリング反応によりRu(bpy)3を後修飾した場合の違いを調査した。その結果、直接Ru(bpy)3を共重合した場合に比べ後修飾した場合はより均一にRu(bpy)3が主鎖中に導入され、効率的な触媒の酸化が起こることが分かった。
また時空間材料の更なる展開として、ゲル微粒子が水/オイル界面に自己集合して形成するエマルジョンをテンプレートとした時空間中空微粒子「自励振動コロイドソーム」を創製し、その振動挙動を解析した。コロイドソームはブロック共重合体が形成するベシクルに比べ膜透過性が高く膜の変形からの緩和が速い。その結果、これまでに見られなかった複雑な振動波形を伴う形状振動を示した。またサイズが振動挙動に与える影響を精査したところ、コロイドソームのサイズが大きい程形状の変形を伴う振動が起こり易く、また大きなサイズのコロイドソームは多点での座屈や座屈点の移動といったより複雑な振動を示した。実際の生体細胞においても大きなサイズほど複雑な形状振動が起こることが示されており、生体とのアナロジーとしても興味深い結果である。この研究はAngewandte Chemie International EditionのHot Paper及びFront coverとして採択され、高い評価を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度は当初の予定であるジブロック共重合体を用いた時空間材料の創製に関して系統的な検討を進め、重合手法と高分子構造、及び物性の関係を明確化することができた。更に当初の予定を超えて、ゲル微粒子をビルディングブロックとした時空間中空微粒子(自励振動コロイドソーム)の創製を行った。昨年度に報告した架橋ベシクル構造の拍動現象を越えた、これまでに見られなかったような複雑な振動プロファイルを示す形状振動を生起することに成功した。この結果は生体細胞の振動現象とのアナロジーとしても興味深く、当初の計画以上の進展が得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
まずこれまで得られた結果に関する考察を深めるため、系統的な検討を進める。具体的には自励振動ブロック共重合体のブロック比や、BZ基質濃度がその振動挙動に与える影響を明確化し、従来の自励振動ゲル系との差異を明らかにする。
また将来的なバイオ分野への応用を見据えると、生理条件下での自励振動を生起させることが不可欠である。そのため今年度検討できなかったBZ基質のベシクル内への内包の検討や、酵素反応を用いた自励振動現象の発現に関しても検討を進めていく。
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