| 研究課題/領域番号 |
19360351
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
入谷 英司 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60144119)
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| 研究分担者 |
向井 康人 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30303663)
片桐 誠之 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00345919)
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| キーワード | ソフトナノコロイド / 膜濾過 / 脱液特性 / タンパク質 / 濾過比抵抗 / 空隙率 / 圧縮圧力 / 変形能 |
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| 研究概要 |
本研究では、種々のソフトナノコロイドを対象とした一連の粒子・流体系分離の複雑なメカニズムを解明することにより、最適な分離手法、装置や操作の設計のための基礎的な知見を得ることを目標とする。本年度は、ソフトナノコロイドとハードナノコロイドの脱液特性について検討を行い、その比較からソフトナノコロイドに特徴的な挙動を明らかにし、分離機構の究明を試みた。ソフトナノコロイドとして代表的なタンパク質である牛血清アルブミン(BSA)を、ハードナノコロイドとしてコロイダルシリカを用い、濾過面積急縮小型限外濾過試験により膜面上に形成されるケーク内の部分濾過比抵抗や部分空隙率と分散相圧縮圧力との関係を求め、Happelのセルモデルに基づく解析を適用して、ケークの充填構造や分散相の変形挙動をそれぞれ評価可能なことを明らかにした。BSA、コロイダルシリカともケーク特性は濾過圧力の影響を受けるが、透過性の圧力依存性はBSAの方が大きく、一方充填構造の圧力依存性はコロイダルシリカの方が大きいといった結果となり、BSAでは充填構造の変化のほか、分散相の変形も、より顕著に透過性に影響を及ぼしていると考えられた。分散相の変形については、いずれも圧縮圧力の増加とともに比表面積が次第に増加するが、同じ圧力を作用させた場合、BSAの方が比表面積の変化が著しく大きいという結果が得られ、変形能が大きいというソフトナノコロイドの特徴がケークの透過性すなわち脱液特性に大きな影響を及ぼしていることが明らかとなった。なお、限外濾過試験で得られたBSAの比表面積の変化挙動は、H19年度の成果として報告したBSAの超遠心沈降試験で得られた結果と一致しており、ソフトナノコロイドの効率的な分離のためには、圧力による粒子の変化挙動を考慮することが重要となる。
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