| 研究課題/領域番号 |
18K05056
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
飯村 兼一 宇都宮大学, 工学部, 教授 (10272220)
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| 研究分担者 |
加藤 紀弘 宇都宮大学, 工学部, 教授 (00261818)
奈須野 恵理 宇都宮大学, 工学部, 助教 (80709329)
佐藤 高彰 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (20373029)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 金ナノ粒子 / 生体高分子 / 界面活性剤 / 相間移動 / 界面制御 / X線小角散乱 |
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| 研究実績の概要 |
生体高分子と界面活性剤をそれぞれ用いた金ナノ粒子の合成法の確立や構造・物性制御法の開発、ならびに機能性の解明を目的とし研究を推進した。前者の生体高分子としてはアルギン酸、キトサン、レクチン（コンカナバリンA、ピーナッツレクチン、レンズマメレクチン、小麦胚芽レクチン）を用い、それらにより被覆された金ナノ粒子作製法や条件の検討、合成されたナノ粒子の形状や光学特性、表面電位、分散安定性などを評価した。これまでのところ、アルギン酸およびキトサンを被覆剤として用いた場合は直径数～10 nm程度のナノ粒子が、レクチンを用いた場合は直径数 nmの金ナノ粒子が主に得られている。また、それらのいくつかに対しては、細菌細胞との相互作用評価のために、細菌分散液との混合による吸着・凝集試験や菌体表面の電子顕微鏡観察などを実施したとともに、その結果から最適な実験条件や表面被覆材-細菌種の組み合わせなどに関して検討を進めた。一方、界面活性剤被覆金ナノ粒子合成研究では、疎水性-親水性のバランスが異なる数種のポリオキシエチレンアルキルアミン型界面活性剤を用い、界面活性剤の分子構造や合成時の溶液濃度や温度、水相からクロロホルム相への相間移動時の温度などを系統的に変えた条件で、金ナノ粒子の合成実験ならびに相間移動実験を進め、実験パラメータによる粒子形状や光学特性、分散安定性、相間移動時間などを評価した。また、核磁気共鳴法により、溶媒に依存した界面活性剤被覆層の分子配向の評価を試み、相間移動メカニズムの解明に向けた知見を得た。また、いずれの金ナノ粒子に対しても、電子顕微鏡法による直接観察に加え、X線小角散乱法による粒子分散液および反応溶液の構造解析を進めた。
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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
アルギン酸およびキトサン被覆金ナノ粒子の合成条件に依存した形態や物性、安定性について検討を進めている。また、レクチンであるコンカナバリンA、ピーナッツレクチン、レンズマメレクチン、小麦胚芽レクチンを被覆材とした金ナノ粒子を合成できることを明らかにし、それらについても合成条件による変化を評価している。また、アルギン酸被覆金ナノ粒子とキトサン被覆金ナノ粒子のゼータ電位は、それぞれ負と正の値であることが確認され、これらの生体高分子を用いることによって、期待通り、ゼータ電荷の符号が異なる金ナノ粒子を作製できることを示している。また、合成された生体高分子被覆金ナノ粒子のいくつかについては、菌体表面との相互作用評価の実験を進めている。
界面活性剤を用いた金ナノ粒子合成研究では、親水親油バランスが異なるポリオキシエチレンアルキルアミン型界面活性剤を用い、異なる温度で合成した金ナノ粒子に対し、異なる温度でクロロホルム相への相間移動実験を行い、移動の有無や要する時間、安定性などについて系統的に整理することで、分子構造と合成・相間移動温度の関係性を明らかにしている。また、核磁気共鳴法により、相間移動現象に伴う界面活性剤の疎水基-親水基の配向変化を検討している。
また、生体高分子被覆金ナノ粒子と界面活性剤金ナノ粒子の両方の系に対して、X線小角散乱法により、溶液中での金ナノ粒子の粒径分布や界面活性剤会合体に関する解析が進められている。
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| 今後の研究の推進方策 |
生体高分子被覆金ナノ粒子および界面活性剤被覆金ナノ粒子の合成条件の最適化と構造制御法の確立、機能性評価を目指した研究を引き続き推進してゆく。生体高分子被覆金ナノ粒子に関しては、特に、合成条件と粒径や分散安定性、光学特性などの相間を明らかにしつつ、構造制御や分散安定性向上のための改良を加えてゆく。また、菌体との相互作用に着目した検討を生体高分子と細菌の組み合わせを系統的に変えるなどして進め、生化学的および物理化学的な解析手法により評価してゆく。一方、界面活性剤被覆金ナノ粒子に関しては、相間移動メカニズムのより詳細な解明や相間移動時の有機溶媒に依存した移動性や分散性などの検討を特に推進する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は、主に、小角X線散乱測定装置の不具合に伴い（現在は復旧）、関連した実験の消耗品等の購入を控えたことによる。次年度は、それらを含む消耗品の購入を予定している。
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