| 研究課題/領域番号 |
25390003
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
吉田 絵里 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60263175)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 自己組織化 / 不可逆的光反応 / 光重合 / 両親媒性ブロック共重合体 / ジャイアントベシクル / 形態制御 / 生体膜モデル |
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| 研究実績の概要 |
自然界に見られる生体の多くは分子の自己組織化によって形成されており、その機能発現は自己組織化と密接に結びついている。この自己組織化の形成方法や機能発現メカニズムを模倣して、高機能・高性能な材料を創製する試みが以前からなされている。本研究課題は、自己組織化のドライビングフォースとしてこれまであまり認識されてこなかった“不可逆的な光反応”を用いることで、この自己組織化によって形成される高次構造の分子集合体に、不可逆的光反応に特異的な機能を付与することを通して、新規な高分子材料の確立と応用を目的としている。
平成２６年度に引き続き平成２７年度は、不可逆的な光反応の１つである“光重合”に誘発される自己組織化法を用いて、両親媒性ブロック共重合体を構成単位とする新規な生体膜モデルの確立を行った。ポリメタクリル酸を親水部に、メタクリル酸メチルとメタクリル酸とのランダム共重合体を疎水部にもつ両親媒性ランダムブロック共重合体について、この光重合誘発型の自己組織化によって形成されるマイクロメートルサイズのジャイアントベシクルの形態を光重合の条件により制御できることを前年度までに見出しているが、今年度は特に、生体膜の脂質二重膜を構成している脂質の臨界充填形に着目し、両親媒性ブロック共重合体のモノマー組成比やブロック鎖長によりブロック共重合体の臨界充填形の制御を通して、特異的な臨界充填形の脂質によって形成される生体内の絨毛組織やバクテリアの形態などを人工的に作り出すことに成功した。また、生体膜の物質透過機能に着目し、ブロック共重合体の疎水ブロックに極めて親水性の高いユニットを導入することで、物質透過の際に生体膜中に形成される細孔様の構造を、ブロック共重合体の人工膜中に形成させることにも成功した。さらに、生体膜の外部刺激応答性と同様の挙動をブロック共重合体の人工膜に発現させることができた。
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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
当初計画では、平成２７年度は光オニウム塩形成をドライビングフォースとする自己組織化の確立と球状ミセルの機能化を行う予定であり、光重合誘発型の自己組織化は平成２８年度に遂行する予定であったが、光オニウム塩形成をドライビングフォースとする自己組織化は、すでに著者がその概念を確立しており、本年度中に本として出版されるため、光重合誘発型の自己組織化を優先させた。一方で、この光重合誘発型自己組織化は、ラジカル重合開始剤の光分解や光感受性オニウム塩の光励起状態での重合促進過程を含むため、光オニウム塩形成をドライビングフォースとする自己組織化とも関係している。これらの観点から総合的に判断すると、本年度は研究計画以上に進展しているといえる。特に、光重合誘発型の自己組織化法によって形成される分子集合体を、新規な人工生体膜モデルの確立に発展させたことは、生体膜の分子生物学的な解明に新たな知見を加えるものであり、その研究の意義は大きい。
一方で、この方法で得られる人工生体膜の確立には、膜の物理的性質の側面からの解明がさらに必要であることから、現時点では研究の進捗状況を「概ね順調に進展している」と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度までの研究成果を踏まえ、平成２８年度は、この光重合誘導型の自己組織化で得られるジャイアントベシクルについて、物理学的性質に焦点を当てて、この人工生体膜モデルの確立を行う。特に、ジャイアントベシクルを構成するブロック共重合体二重膜の外部刺激に対する応答性を、生体膜の物理的性質や外部刺激応答性と比較しながら検討を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
光重合誘発型の自己組織化では、ジャイアントベシクルの形成により重合中に系が懸濁し光透過性が低下する。このことにより、系中で光重合の進行にバラツキが生じることが判明した。そこで、重合系のスケールを小さくして光透過性を一定に保つことでこの生長速度のバラツキの問題を解消した。このように、重合系のスケールを小さくしたことで、一度に使用する試薬や溶媒の量が減少し、平成２７年度の使用額と使用予定額との間に差が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今年度は、人工生体膜の外部刺激応答性挙動の研究を遂行する上で、新規な化合物を購入する必要があるので、この差額分を試薬購入費として今年度の初期に使用する予定である。
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