| 研究課題/領域番号 |
16K05759
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
鈴木 健太郎 神奈川大学, 理学部, 准教授 (60512324)
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| 研究分担者 |
菅原 正 神奈川大学, 理学部, 教授 (50124219)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 自己駆動 / 走光性 / ケージド化合物 / 両親媒性分子 / ジャイアントベシクル |
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| 研究実績の概要 |
本課題は、紫外線を照射されることによりオレイン酸へと変化するケージドオレイン酸からなる油滴を利用して、１） 走光性ダイナミクスを引き起こす油滴を構築するケージドオレイン酸分子の最適化、 ２） 油滴のマクロな運動ダイナミクスと内部のダイナミクスとの関連性の解明、 ３） 紫外線の非侵襲性を利用した微小空間内での駆動の実現と活用を目的とした研究を行う。２９年度は研究計画に基づき、前年に引き続き、光吸収特性の異なる新しいケージドオレイン酸の合成を行うとともに、油滴の運動を別の物体に作用させ、これにより物質輸送を行うための研究を行った。
より高い紫外線応答性を持ったケージドオレイン酸として、吸光係数の増大を目的にニトロベンジル基の4,5位に二つのメトキシ基を導入した分子の合成を行い、従来分子と比較して、30倍程度の吸光係数を持たせることに成功した。ただし、本分子の融点は室温以上にあり、純粋な状態での油滴形成が困難だったため、デシルオキシ基を持った分子の合成を行い、従来分子より高い吸光係数を持ちながら、室温で液体状態を取れる分子を得ることに成功した。
この油滴上で起こる化学反応を利用して、油滴を包み混んだベシクルが駆動する系の構築を目指し、遠心沈降法を利用した、油滴封入ベシクルの構築に成功し、本ベシクルが紫外線照射下で、破裂や変形と言った特徴あるダイナミクスが実現されることを確認した。
また、本系と同じ方法論で、光開孔性の小ベシクルが封入された二重ベシクルを調整し、紫外線照射によってベシクル内部状態を変調させることに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画に合わせ、いくつかの新しいケージドオレイン酸を設計合成した。新たに合成した、ジメトキシ体については、融点が室温以上であるため、常温下で油滴を形成できないという欠点はあった。これに対し、二つのアプローチを試みた。ひとつは20%程度の流動パラフィンを混入することにより、融点を下げ、室温下でも安定な油滴を作ることに成功した。もう一方は、分子設計を見直し、融点を下げる目的で長鎖アルキル基を導入した分子を新たに設計し合成した。本分子は単独でも液体であり、油滴形成に対する問題がない。ここで合成した分子は、従来の分子と比較して、近紫外線から可視領域にかけての吸収が大きいため、高い紫外線感受性とともに、可視光に対する応答性も期待される。
また、油滴の運動を利用して、別の物体に動きを与えるための研究として、二種類のベシクル(油滴封入ベシクルと二重ベシクル)の構築に成功した。後者に関しては、ベシクル内部へのDNA放出に成功し、これら成果をまとめて論文として上梓した。前者については、紫外線照射下のダイナミクスを確認したところ、油滴表面で起こる光化学反応が、外側のベシクルに影響を与え、巨視的な変調を引き起こしうることが確認された。
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| 今後の研究の推進方策 |
紫外線応答性の油滴を封入したジャイアントベシクルを調整し、これに紫外線照射することで巨視的な変化が起こることは確認できたので、今後はここで起こっているダイナミクスと化学反応との関連性を明確化する研究を進める予定である。
具体的には、いくつかのプローブ分子を合成し、油滴上で生じた生成物が、どのような空間分布でベシクルに作用するかを可視化することを目指した研究を行う。また、分散液中にビーズを分散させ、その挙動からベシクルあるいは油滴周辺の水の動きを可視化し、流体力学的情報を引き出すことを目指す。それと同時に、現在も油滴封入ベシクル構築の歩留まりはあまり高くないので、高効率で高品質の油滴封入ベシクルを作り出すための条件検討を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は、当初の計画通りの研究が進行したため、昨年度分に相当する金額が、次年度使用額として残存した。本金額は、有機合成の効率化を目的に、より単純な原材料から合成していた合成中間物を、市販品を利用するなどの予算に充てる。
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