| 研究課題/領域番号 |
21K02090
|
|---|
| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
|---|
研究代表者 |
安永 秀計 京都工芸繊維大学, 繊維学系, 准教授 (80241298)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| キーワード | 金属アレルギー / ハプテン / バイオベースマテリアル / バイオカララント / 変呈色色素 / 繊維加工 / ハプテン金属捕捉機能 / ハプテン金属検知機能 |
|---|
| 研究実績の概要 |
アレルギー反応を引き起こす物質の中で、金属・アミン化合物などのハプテンを捕捉して身体に侵入するのを防御するとともに、それと反応して呈色によって検知する機能を繊維に付与する加工法の開発とその作用機構を明らかにするために研究を行なった。本研究によって獲得する加工繊維材料は皮膚に触れることになるため、その構成化学材料は毒性の低いものを用いる必要がある。第一段階として、ニッケル・コバルトを対象ハプテン物質に選択し、それを捕捉・検知する色素としてアリザリンを用いて、これを綿布帛に固定する方法を検討した。
まず、アリザリンはニッケルイオンとコバルトイオンのそれぞれと相互作用して錯体を形成し、その形成にともなって光吸収特性が変化することを確かめた。そして、ニッケルまたはコバルトイオンと錯体を形成することによるアリザリンの色変化は肉眼でも明瞭に観察され、アリザリンがこのハプテン金属イオンを検知できることがわかった。
次に、アリザリンを綿布帛に固定するために多糖の化学橋かけを試みた。種々の多糖を用いて実験した結果、酸性官能基で修飾されていないタマリンドガムがポリエチレングリコールジグリシジルエーテルで化学橋かけでき、これによって綿布帛上にアリザリンを固定できることがわかった。そして、塩化ニッケルまたは塩化コバルト水溶液に浸漬すると、アリザリン＋タマリンドガム加工した綿布帛は赤紅色から青紫色に変化した。その結果、加工綿布帛はニッケル・コバルトを変呈色によって検知することがわかった。
したがって、金属アレルギーを引き起こす金属イオンを錯体形成により捕捉するとともに色変化によってそれを検知する機能を綿繊維に付与する加工が可能であるという基礎的知見が得られた。この結果には、人々の健康を守るための材料開発に寄与できるという意義があるといえる。
以上の結果を報告する論文を作成し、学会誌に投稿した。
|
| 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
金属アレルギーを引き起こす代表的なハプテン金属であるニッケルとコバルトとそれぞれ相互作用して錯体を形成し、色を変化させるバイオカララントとしてアリザリンを見出し、それが有効であることがわかり、またその綿布帛への固定のための加工条件を明らかにすることができたので、研究の第一段階としては計画通りに進んだといえるから。
|
| 今後の研究の推進方策 |
ハプテン金属検知物質としてアリザリンが有効で、その綿繊維への固定のための加工条件は明らかにできたが、さらに研究を進めるための課題がある。まず、アリザリンの固定がタマリンドガムの化学橋かけによる物理的固着法であり、得られている三次元橋かけ高分子の網目の密度は低分子であるアリザリンを完全に閉じ込める程高くない。そのために、金属塩水溶液に綿布帛を浸漬するとアリザリンの一部が流出する。アリザリンの官能基部分はハプテン金属イオンと錯体形成させるためにフリーにしておくことが必要であり、物理的固着法には限界があると考えられる。
そこで、第二段階として、ハプテン金属イオンと錯体形成して変呈色するアリザリン類似のアントラキノン系バイオベースマテリアルをスクリーニングして見出す。その際に、ハプテン金属イオンと相互作用する官能基と綿繊維に化学結合させられる官能基を両方有するバイオカララントを選択する。そして、そのバイオカララントを綿布帛に化学的に固着させるための加工条件を調べる。そして、固着加工できた綿布帛試料にハプテン金属イオン含有試料水溶液を作用させ、変呈色性・金属イオン補足能を評価する。さらに、ハプテン金属イオン捕捉・検知の有効なpH域を明らかにし、それが発汗状態などの実用条件を包含することを確かめる。また、加工布帛の再生能を調べる。さらに、金属イオンとバイオカララントの相互作用による錯体形成・変呈色機構を検討する。
|
| 備考 |
本研究を研究協力者として行なっている指導学生（チーム名：京都工芸繊維大学バイオ機能材料研究室）が（一社)金属アレルギー協会 第4回 E Quality of Beauty Contest 2021 金属アレルギーコンテスト コンセプト部門 準グランプリ賞を受賞した。（URL: https://www.metallicallergy.or.jp/eqbc2021/result2021/ ）
|
