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2019 年度 実施状況報告書

気相中を調製場としたバイオインスパイアードな次世代型カプセル調製法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04815
研究機関鹿児島大学

研究代表者

武井 孝行  鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (90468059)

研究分担者 吉田 昌弘  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (50315397)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードカプセル / リキッドマーブル / 気相
研究実績の概要

本研究では、カプセル内にあらゆる有用物質を高含有させることができ、かつ、そのカプセルに意図した機能を付与できる、極めて汎用性の高い気相中でのカプセル調製法の確立を目指している。初年度は、様々な液滴固化法を利用してカプセルを作製し、親水性物質や疎水性物質さらにそれらの中間の性質を有するイオン液体などを超高効率(> 99%)でカプセル中に内包でき、さらにそれらをカプセルに高含有(含有率:> 70%)させることが可能であることを実証した。一方で、カプセルの有用物質含有量が増加するほど、相対的にカプセル壁材量が減少し、カプセルの強度が低下してしまう。有用物質がカプセルの中央部に配置された単核型(中空)カプセルは、他の構造のカプセルと比べて、有用物質含有量の増加にともなったカプセルの強度低下を最小限に抑えることができる。そこで、2年目は単核型カプセル調製のための指針を確立することを目的とした。液相中において単核型カプセルを作製する際には拡張係数がその指標として利用されている。そこで、本研究の気相系においても拡張係数を利用したところ、壁厚みが均一な単核型カプセルを作製できなかった。これは、一般的に液相系ではマイクロメートルまたはナノメートルサイズの液滴から同サイズのカプセルを作製するのに対して、本研究ではミリメートルサイズの液滴からカプセルを作製するため、それに作用する重力に起因した浮力の影響を無視できないことが主要因である。そこで、液滴を転がすことにより液滴の中心から外表面に向う遠心力を発生させることで、密度が大きなカプセル壁材液を液滴の外表面に、密度が小さな有用物質液を液滴中心に移動させることにより壁厚みが均一な単核型カプセルを作製できることを実証した。

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

予定していた研究内容を全て完了できたため。

今後の研究の推進方策

次年度は予定どおり以下の検討を行う。
本研究の新規カプセル調製法を実用化するためには、カプセル大量生産用の装置の開発が必須である。そこでカプセルを連続的に生産できる装置の開発に取り組む。

次年度使用額が生じた理由

予定していたよりも研究用試薬の使用量を削減できたため、「次年度使用額」が生じた。次年度は、その経費で研究用試薬を購入予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件)

  • [国際共同研究] Griffith University(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      Griffith University
  • [雑誌論文] Fabrication of Millicapsules from Slurry of Ingredient Particles and Monomer Liquid on a Superamphiphobic Surface2020

    • 著者名/発表者名
      Takei Takayuki、Takao Rio、Saito Takuya、Tajiri Nami、Yoshida Masahiro
    • 雑誌名

      KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU

      巻: 46 ページ: 8~12

    • DOI

      10.1252/kakoronbunshu.46.8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Core-Shell Beads Made by Composite Liquid Marble Technology as A Versatile Microreactor for Polymerase Chain Reaction2020

    • 著者名/発表者名
      Sreejith Kamalalayam Rajan、Gorgannezhad Lena、Jin Jing、Ooi Chin Hong、Takei Takayuki、Hayase Gen、Stratton Helen、Lamb Krystina、Shiddiky Muhammad、Dao Dzung Viet、Nguyen Nam-Trung
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 11 ページ: 242~242

    • DOI

      10.3390/mi11030242

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2021-01-27  

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