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2015 年度 実績報告書

有機無機ハイブリッドモノリスの作製と機能開発

研究課題

研究課題/領域番号 25288090
研究機関大阪大学

研究代表者

宇山 浩  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70203594)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードモノリス / 有機無機ハイブリッド / 相分離 / 多孔質体 / アフィニティークロマトグラフィー / セルロース
研究実績の概要

有機無機ハイブリッドモノリスのアフィニティークロマトグラフィーへの応用では、昨年度に開発したセルロースモノリスをマトリックスに用い、His-Tagタンパク質の分離・精製を中心に性能評価を実施した。前年度の成果を活かしつつ、セルロースに適したスペーサー構造等を詳細に検討し、高性能化につなげた。また、親水性のエチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)モノリスを担体に機能性有機無機ハイブリッドモノリスを開発した。銀ナノ粒子存在下にEVOHの相分離を進行させることにより、有機無機ハイブリッドEVOHモノリスを作製した。このモノリスは銀ナノ粒子の凝集を抑制したことで表面増強ラマン散乱(Surface Enhanced Raman Scattering、SERS)活性を示し、微量のメルカプト安息香酸を高感度で検知可能であることを明らかにした。SERSスペクトルは優れた再現性を示した。これらの結果は有機-無機ハイブリッドEVOHモノリスが環境汚染物質の検知等を目的としたセンサーへの応用可能であることを示唆している。さらにPdを担持した新規な有機-無機ハイブリッドEVOHモノリスを一段階で作製した。このPd担持EVOHモノリスを鈴木-宮浦カップリング(SMC)反応の触媒として作用し、SMC反応中にPdの漏出はほとんどなく、様々な基質に対してPd担持EVOHモノリスは優れた反応加速作用を示した。これらの結果から安価な原料から簡便に作製できるPd担持EVOHモノリスが高付加価値な固定化触媒としての高い潜在性を示した。

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

親水性ポリマーのモノリスをマトリックスに用い、His-Tagタンパク質をターゲットとするアフィニティークロマトグラフィーへの応用において成果を得た。また、有機無機ハイブリッドモノリスを環境用途のセンサーや有機反応の触媒に展開し、有機無機ハイブリッドモノリスの新材料としての高い潜在性を示した。このように計画通りに研究を遂行できた。

今後の研究の推進方策

アフィニティークロマトグラフィーを中心として、開発した有機無機ハイブリッドモノリスの機能開発を継続するとともに、この研究で新たに示した材料設計の概念を拡張して、機能性新素材開発につなげる。

次年度使用額が生じた理由

平成27年11月までにモノリスカラムの作製、モノリスの修飾およびアフィニティーカラムとしての一次評価を行い平成28年3月までにフロープロセスでの検討および構造-機能相関の検討を行う予定であった。平成27年9月、アフィニティーカラムとしての一次評価実験においてモノリスカラムとタンパク質の相互作用を詳しく解析したところ、アフィニティーカラムに求められる選択的な吸着に関して予期しなかったばらつきが見られたため、予定より多くの試料について詳細な評価を実施する必要が生じた。

次年度使用額の使用計画

平成28年度に研究を継続するための消耗品費として、各種試薬、各種ディスポ器具等が必要であり、その金額を記した。また。研究成果の発表や成果の応用に関わる共同研究の打合せに旅費(国内)が数回必要であり、その金額(概算)を記入した。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Pepsin Immobilization on an Aldehyde-Modified Polymethacrylate Monolith and Its Application for Protein Analysis2015

    • 著者名/発表者名
      W. Han, M. Yamauchi, U. Hasegawa, M. Noda, K. Fukui, A. J. van der Vlies, S. Uchiyama, H. Uyama
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 119 ページ: 505-510

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2014.10.018

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mesoporous Poly(ethylene-co-vinyl alcohol) Monolith Captured with Silver Nanoparticles as a SERS Substrate: Facile Fabrication and Ultra-High Sensitivity2015

    • 著者名/発表者名
      G. Wang, H. Yoshikawa, E. Tamiya, H. Uyama
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 5 ページ: 25777-25780

    • DOI

      10.1039/c5ra03585f

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] One-pot Fabrication of Palladium Nanoparticles Captured in Mesoporous Polymeric Monoliths and Their Catalytic Application in C-C Coupling Reactions2015

    • 著者名/発表者名
      G. Wang, D. Kundu, H. Uyama
    • 雑誌名

      J. Colloid Interface Sci.

      巻: 451 ページ: 184-188

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2015.03.061

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reactive Poly(ethylene-co-vinyl alcohol) Monoliths with Tunable Pore Morphology for Enzyme Immobilization2015

    • 著者名/発表者名
      G. Wang, H. Uyama
    • 雑誌名

      Colloid Polym. Sci.

      巻: 293 ページ: 2429-2435

    • DOI

      10.1007/s00396-015-3637-1

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase Separation Approach to a Reactive Polycarbonate Monolith for “Click” Modifications2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Xin, J. Sakamoto, A. J. van derVlies, U. Hasegawa, H. Uyama
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 66 ページ: 52-57

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2015.04.008

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Facile Fabrication of Mesoporous Poly(ethylene-co-vinyl alcohol)/Chitosan Blend Monoliths2015

    • 著者名/発表者名
      G. Wang, Y. Xin, H. Uyama
    • 雑誌名

      Carbohydr. Polym

      巻: 132 ページ: 345-352

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2015.06.040

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Fabrication of Functional Porous Polymeric Nanomaterials by Phase Separation2016

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      BIT’S Annual World Congress of Smart Materials
    • 発表場所
      Grand Copthorne Waterfront Hotel(シンガポール)
    • 年月日
      2016-03-06 – 2016-03-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of Functional Porous Polymeric Materials by Phase Separation2015

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      IUPAC 11th International Conference on Advanced Polymers via Macromolecular Engineering
    • 発表場所
      横浜パシフィコ(横浜市)
    • 年月日
      2015-10-21 – 2015-10-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress on Functional Polymer Monoliths Prepared2015

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2015
    • 発表場所
      大阪大学銀杏会館(吹田市)
    • 年月日
      2015-10-14 – 2015-10-14
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reactive Polymer Monoliths for Bio-related Applications2015

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      International Conference and Expo on Separation Techniques
    • 発表場所
      DoubleTree by Hilton Hotel San Francisco Airport(サンフランシスコ、アメリカ)
    • 年月日
      2015-08-15 – 2015-08-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of Porous Monolithic Materials of Reactive Polymers for Protein Purification2015

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      International Conference and Expo on Separation Techniques
    • 発表場所
      DoubleTree by Hilton Hotel San Francisco Airport(サンフランシスコ、アメリカ)
    • 年月日
      2015-08-10 – 2015-08-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 相分離を利用した機能性モノリスの開発2015

    • 著者名/発表者名
      宇山 浩
    • 学会等名
      産学高分子研究会
    • 発表場所
      大阪大学待兼山会館(豊中市)
    • 年月日
      2015-06-15 – 2015-06-15

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公開日: 2018-01-16  

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