研究課題
基盤研究(C)
液中に気泡を分散させて操作する気泡塔を用いて細胞培養や分離・反応を合理的に設計するためには，せん断速度と気泡の荷電特性の定量的な評価が重要となる。本研究では，気液流動場に懸濁された脂質二分子膜小胞体（リポソーム）からの親水性色素の漏出速度に基づいて，各種外部循環式エアリフト型気泡塔内で発生するせん断速度を推定する手法の有用性を実証した。また，種々の荷電リポソームを気泡塔に懸濁して，それらの膜透過性の変化に基づいて気泡塔で生成する気泡群の荷電特性を評価した。
化学工学
液体せん断ストレスは，生細胞の活性や分子集合体から形成される人工材料の構造と機能に影響を及ぼす。本研究ではこの現象に着目して，構造的に柔軟な脂質二分子膜が気液二相流から受ける影響を，脂質膜透過係数の変化に基づいて定量化して，せん断速度の推定に利用している。この知見を応用すると，せん断ストレスや気泡を利用してリポソーム内と外部の物質移動を制御できるため，リポソーム内に閉じ込めた酵素を反応器の流動特性に基づいて活性化する新しい化学反応プロセスの構築等への展開が期待できる。
