| 研究課題/領域番号 |
22K19070
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| 研究機関 | 京都府立大学 |
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研究代表者 |
沼田 宗典 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (70423564)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| キーワード | 分子集積化学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、マイクロ流体の直線運動量を駆動力として、高分子末端と環分子との間に定常的な衝突エネルギー を供給し続ける革新的な 超分子形成システムを構築し、ポリロタキサン形成の素材を本来相互作用 しない高分子/環分子の組み合わせにまで拡張することを目指す。これにより未知のポリロタキサン材料の開発に結び つけることが最終目標である。
既にポリエチレングリコール(PEG)とガンマシクロデキストリン(CD)とのポリロタキサン形成がマイクロ流体中において著しく促進されることを見出している。2022年度はこの知見を基にして、特に、環のサイズが異なる２種類のCDを用いてたポリロタキサン形成を実施し、マイクロ流体中において環サイズの異なるCDのどちらがPEGと優先的にポリロタキサン形成するのかについて検討を行った。分光測定および顕微鏡観察の結果、まず、全体の包接率はバイアル管を用いた場合と比較して促進されることが明らかとなった。また、ある特定のCD/PEG比において、２種類のCDが同じPEG鎖を同時に包接することが明らかとなった。これらは当初期待した新しいポリロタキサンであり、マイクロ流体中においてポリロタキサン形成が可能な高分子鎖と環分子の組み合わせを拡張できたと言える。原子間力顕微鏡(AFM)による観察の結果、これまでのマイクロ流体中で実施したポリロタキサン形成の場合と同様に、１つ１つのポリロタキサン同士がさらに相互作用することで伸長し、ナノファイバー化していることも明らかとなっている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本課題の目的は、「マイクロ流体の直線運動量を駆動力として、未知のポリロタキサン材料を開発する」ことである。マイクロ流体中において、ポリエチレングリコール(PEG)と２種類のシクロデキストリン(CD)を組み合わせたてポリロタキサン形成を実施したところ、サンプル管で混合した場合には得られなかったポリロタキサン構造の創製が確認できた。現状ではPEGの末端にキャッピングを施していない、いわゆる擬ポリロタキサンであるが、概ね当初の予定を達成することができたと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度の成果を基に、さらに 多様な環・高分子構造への拡張を実施していく予定である。特に、複数種の環と高分子構造を組み合わせることにより、より複雑なポリロタキサン構造の創製を目指した検討を実施していく予定である。また、環分子の種類だけでなく、ゲスト高分子についても多様な構造を組み合わせることにより、ポリロタキサン形成が可能な環分子と高分子の組み合わせの拡張を図っていく予定である。また、高分子化合物の分子量効果を検証する中で、比較的低分子量の高分子化合物を軸分子として使用しても、同様のポリロタキサン形成が可能であることも明らかとなりつつある。こうした知見を踏まえ、本年度は低分子化合物を軸分子としたロタキサンの合成についても検討し、本系の適応範囲の更なる拡張を図っていく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
物品費として計上していた偏光子ユニットの納入価格の変更が生じたため、物品費の使用額と当初の計上額に差が生じた。一方、実験は当初の計画通り概ね順調に進んでいるため、当初の予定より早く学会発表や論文掲載できる見込みとなっている。本年度の予算の中で旅費や論文掲載費として一部使用する計画である。また、実験計画に沿った実験遂行の中で、いくつかの新たな展開の可能性も生じ始めている。例えば、当初は高分子化合物のみを軸分子とした、ポリロタキサンをターゲットとした実験計画を作成・遂行していたが、高分子ではなく低分子化合物を軸分子とした実験展開の可能性が明らかとなりつつある。これは本課題の遂行上重要な知見である。こうした新たな萌芽的研究を遂行するためには新たなマイクロチャンネルのデザイン・作成も必要になると考えている。よって、繰越金の一部はマイクロチャンネルの作成やその周辺パーツ代として使用する予定である。
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