| 研究課題/領域番号 |
19K15425
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
沖田 愛利香 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60803161)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ベシクル / pH勾配 / 化学走性 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、主に研究計画書の【低pH領域で自由エネルギーが低下するベシクルの作製】および【pHの低い方へ移動するベシクルの作製】に関して、酸性溶液に可溶なカチオン性界面活性剤で構成されたベシクルを用いて、酸性領域におけるpH変動に対するベシクルの運動を観察すると、基板にドーム状で吸着しているベシクルが低pH方向へおよそ1body分移動する様子が観察された。また、両親媒性分子を用いたキャリアの作製を目的として、2種類の高分子溶液の水性二相分離によって形成される水中水滴の周辺のpHを変動させ、水中水滴の挙動を観察した。その結果、昨年度に報告したオレイン酸の高pH方向への移動は不安定な水滴同士の接触および合一に由来するものではないことが分かった。また、この水中水滴に対してカチオン性界面活性剤を混合すると、水滴表面にカチオン性界面活性剤が吸着することを見出した。昨年度に報告した、カチオン性界面活性剤の水溶液中における自発的なpH変動について、溶媒の初期pHと溶質濃度によってpH変動の周期および振幅が変化することを見出した。この結果から、カチオン性界面活性剤からなるドーム状ベシクルの伸縮運動の周期が溶液中のpH変動によって決定されることが示唆された。
このように、低pH領域において自由エネルギーが下がるような挙動を示すベシクルや球形カプセルの運動について一部のメカニズムを解明することができた。これらの結果は本研究の目的である化学走性を実現するための普遍的な物理や方法論の獲得のための重要な成果であると言える。
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| 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
研究計画の【低pH領域で自由エネルギーが低下するベシクルの作製】に関して、用いた界面活性剤の物性について新たな知見を得ることができた。この結果、この界面活性剤を用いたベシクルの挙動は外部から与えられたpH変動に限るものではないことが分かり、溶液中のpH変動に伴って、ベシクルが運動することがわかった。一方で、用いた界面活性剤の物性の調査を進めたために、実験でこの界面活性剤からなるベシクルの3次元的伸縮運動の運動メカニズムの解明には至らなかった。【pHの低い方へ移動するベシクルの作製】では、水性二相分離による水中水滴を用いて作製した球形カプセルが低pH側への移動について、運動メカニズムの一部に関して新たな知見を得ることができた。
このような観点から、本研究課題の進捗状況をやや遅れているとみなした。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに報告したベシクルや球形カプセルの移動の持続時間は数秒程度と短かったことを受けて、研究計画で示した内容に加えて、カチオン性界面活性剤を用いたベシクルの長距離移動を目指し、使用器具やベシクル作製方法の改善を試みる。また、研究計画にある【化学走性によるベシクルの自律運動が能動輸送機能の効率に与える影響の検討】に関して数理モデルをたて、ベシクルによる能動輸送が効果的に現れる時間的・空間的スケールの範囲を調査する。
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