| 研究課題/領域番号 |
18K04862
|
|---|
| 研究機関 | 千葉大学 |
|---|
研究代表者 |
山田 哲弘 千葉大学, 教育学部, 教授 (40182547)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | オリゴグリシン基 / ポリグリシンII構造 / 防錆作用 / 水素結合 / 糖基 / ナノコーティング |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究は，二次構造の評価が比較的容易なオリゴグリシン基を水素結合部位として，鉄との接着が実証された糖基を親水基とした両親媒性分子を合成して二次元面内での規則構造を表面改質に応用するナノコーティング剤の開発を目的としている。具体的には，① オリゴグリシン基を有する糖型両親媒性分子を合成し，② この分子の二次元面内分子集合構造，糖基の集合構造（糖鎖クラスター），さらに糖基と鉄の作用構造を検討することによって，③ 糖基を有するペプチド型両親媒性分子の防錆剤としての有効性を確立するとともに防錆のメカニズムを明らかにする。
本年度は，オリゴグリシン基を有する糖型両親媒性分子を合成し，赤外スペクトルからこの分子が二次元面内でポリグリシンII(PGII)構造を形成していることを確認した。次にこの分子を溶液にして鉄基材を浸漬した場合、および単純にキャストした場合の二つについて、酸性雰囲気下での防錆効果を検討した。その結果は、以前に防錆効果を検討したオリゴロイシン基を有する糖型両親媒性分子よりも防錆効果は劣っていた。
その理由として考えられるのは次の2点である。まずオリゴグリシン基を有する糖型両親媒性分子は溶解性に乏しく，とりわけトリグリシン基を含む分子はほとんどの溶媒に溶解しない。固体は融点も高い上，粉状で局所的にはPGII構造を形成していても水素結合の重合度は小さいことが予想される。次に，糖基は嵩高いため，分子間の距離が短いPGII構造の形成を阻害している可能性がある。
以上の観点から，糖基は鉄に対する親和性を有するものの分子鎖の凝集に対しては負の作用を持つ。そのため以後の研究では、複数の水酸基を持ち、かつ嵩高くない親水基を導入した分子を合成することとする。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初計画した分子が防錆作用を示さなかった点で，計画からは遅れている。しかしながら，原因がわかっていることに加え，合成した分子がアキラルであるにもかかわらず，キラルな会合体（ヘリックス）を形成するという，極めて興味深い現象を見出すことができた。この点は本来の研究目的とは無関係ではあるが，新たな研究に展開できるという点でポジティブな成果であると考えている。
|
| 今後の研究の推進方策 |
糖基が有する複数の水酸基は鉄に対する吸着性に優れていると考えられるが，その嵩高さのため利用を見合わせる。今後はタンパク質の鉄に対する吸着性に着目し，作用基を抽出して親水基に応用する。タンパク質の鉄に対する吸着はタンパク質の両親媒構造に基づくとする見解がある。しかし研究代表者によるこれまでの研究結果から，ペプチド型両親媒性分子の水溶液に鉄を浸漬しても吸着はほとんど起こらず，水素結合や疎水・親水バランスでは鉄との吸着を説明できない。そのためタンパク質の鉄に対する吸着は，アミノ酸の側鎖官能基と鉄の静電的相互作用や，鉄とチオール基（HS-）の間に働く特異的な親和性などに基づいている可能性がある。両親媒性分子の基材に対する吸着性を官能基ごとに検討した基礎的な研究例はほとんどないので，H2N-, HOOC-, HO-, HS-,HO-Ph-などの側鎖官能基と鉄の吸着性を，pH依存性を含めて系統的に検討すれば，タンパク質の鉄に対する吸着についてメカニズムに関する知見が得られる可能性がある。新たに合成したRf型表面改質剤の水溶液に基材を浸漬するだけで自発的吸着が起これば，基材表面にアルキル鎖の配向を単分子層で簡便に固定でき，これまでにないナノスケールの表面改質が実現できる。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
現有機器のフーリエ変換赤外分光光度計の波数校正用レーザー管が寿命のため使用不能となった。このことは見込まれていたためレーザー管交換を行おうとしたがメーカー保証期間を超えていたため部品調達不能となり、予定していた出費（約50万円）は繰り越しとなった。機器本体の購入は不可能と考えられるので、共通機器センターの機器の使用料、共同研究先の京都大学化学研究所での機器使用に関わる出張旅費等に転換する予定である。
|
