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2020 年度 実績報告書

イオン液体を活用したキチンからの新奇素材の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18K05239
研究機関鹿児島大学

研究代表者

山元 和哉  鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40347084)

研究分担者 門川 淳一  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30241722)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードキチン / ヒドロゲル / イオン液体
研究実績の概要

本研究課題では、N-アセチル-D-グルコサミンがβ(1→4)-グリコシド結合で直鎖状に繋がった天然多糖であるキチンの材料化を目的とした。まず当研究グループが見出した自己組織化キチンナノファイバーをアルカリ処理により部分脱アセチル化キチンナノファイバーを調製し、これを酢酸溶液中で超音波処理することで、アンモニウムカチオンどうしの静電反発が起こり、バンドルがほぐれることを見出した(これをスケールダウンキチンファイバーと名付けた)。
この静電反発による解繊で得られたスケールダウンキチンナノファイバーに還元アミノ化を利用して糖を修飾したところ、ヒドロゲルを構築することを見出した。まず1M酢酸水溶液中のスケールダウンキチンナノファイバーのアミノ基に対して200当量のキシロースと還元剤を添加したところ、反応時間の経過に伴い反応溶液中にゲルが生成した。SEM観察結果から、6時間後にはキチンナノファイバーが集積し、さらに72時間後にはネットワーク構造を構築することが確認された。洗浄・乾燥後の回収物のNMRおよびXRDの結果より、キチンナノファイバーへのキシロースの修飾およびキチンの結晶性が維持されていることが確認された。さらに、乾燥後のサンプルに水を添加したところ再膨潤し、動的粘弾性測定結果から貯蔵弾性率が損失弾性率を上回っていることから、再ゲル化することも確認できた。さらに、グルコース、N-アセチル-D-グルコサミンを用いて検討したところ、同様の結果が得られた。
このゲル化のメカニズムとしては、アンモニウムカチオンどうしの静電反発により解繊したスケールダウンキチンナノファイバー上に糖が導入されることで静電反発が抑えられ、ナノファイバーの集積が起こり、さらに、集積が進むことでネットワークを構築し、ヒドロゲルが得られたと考えられる。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 学会発表 (7件)

  • [学会発表] スケールダウンキチンナノファイバーへの還元アミノ化によるヒドロゲル創製2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆太・山元和哉・門川淳一
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
  • [学会発表] スケールダウンキチンナノファイバー上への種々の糖残基の導入によるヒドロゲル形成2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆太・山元和哉・門川淳一
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
  • [学会発表] スケールダウンキチンナノファイバーの還元アミノ化による修飾を利用したネットワーク材料の創製2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆太・山元和哉・門川淳一
    • 学会等名
      2021年繊維学会年次大会
  • [学会発表] 自己組織化キチンナノファイバーへの還元アミノ化によるキチンゲルの構築2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆太・山元和哉・門川淳一
    • 学会等名
      第69回高分子学会年次大会
  • [学会発表] キチンナノファイバーを用いた還元アミノ化によるヒドロゲルの創製2020

    • 著者名/発表者名
      山元和哉・渡辺 隆太・門川 淳一
    • 学会等名
      2020年繊維学会年次大会
  • [学会発表] スケールダウンキチンナノファイバーを用いた還元アミノ化によるヒドロゲルの創製2020

    • 著者名/発表者名
      山元和哉・渡辺隆太・門川淳一
    • 学会等名
      第34回 日本キチン・キトサン学会大会
  • [学会発表] スケールダウンキチンナノファイバーへの還元アミノ化によるキチンゲルの構築2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆太・山元和哉・門川淳一
    • 学会等名
      第69回高分子討論会

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公開日: 2021-12-27  

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