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2014 年度 実績報告書

インクジェットによるセルロース・キチンナノクリスタルのデジタル成形と機能創出

研究課題

研究課題/領域番号 26712016
研究機関岐阜大学

研究代表者

寺本 好邦  岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (40415716)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードセルロース / キチン / インクジェット / デジタル成形
研究実績の概要

緒言: 本研究では,細胞親和性を有するキチンのナノクリスタル(ChNC,~10 nm幅・~100 nm長の棒状)が一般的なインク顔料と同等サイズであることに着目して,ChNCから成るμmオーダーの微細構造を構築(印刷)し,細胞培養足場材としての適用性を評価することを目的とした。足場材のマイクロパターニングにより,細胞の増殖・伸展方向や形態を制御できることが期待される。一方,細胞種によって成長に適切な足場材の表面形状が異なることも知られており,随意に表面形状を設計できるインクジェット技術は,巨視的な細胞の成長挙動の制御にも有用と考えられる。今年度は,主に研究用インクジェット装置でChNCの微細なドットとラインをパターニングし,それらの形状を定量的に評価した。

方法: キチンを塩酸で加水分解して0.96 wt%のChNC水分散液を得た。これをインクジェット卓上実験装置Labojet-1000((株)マイクロジェット製)で種々の基板上に吐出・パターニングし,ドットとラインを形成させた。ChNC吐出物の表面粗さと形状を,白色干渉計(WLI)によって測定した。

結果と考察: 本研究で使用した口径80 μmのインクジェットノズルから吐出される液滴1発分の量は500~550 pL程度で,直径≧~170 μmのドットならびに幅≧~150 μmのラインを形成できた。ドット・ラインはともに厚みが凹状で,縁が中央部よりそれぞれ740および540 nm程度高かった。これはコーヒーステイン現象によるものである。縁を除いた中央部の算術平均粗さ(Ra)はドットで~57 nm,ラインで~11 nmと小さかったため,本質的には滑らかな面が形成されたといえる。したがって,これらのChNC吐出物は,滑らかな表面に接着しやすい線維芽細胞などにとって有効な足場材となり得ることが期待される。

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

当初の計画通り,ナノクリスタルを研究用インクジェット装置を用いて種々の形状にパターニングすることができたため。

今後の研究の推進方策

キチンの脱アセチル化度を種々変化させた試料をインクとし,それをインクジェット成形して,細胞親和性を評価する。セルロース系分子のインクジェット成形も試み,光学機能材料への展開も視野に入れたい。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Functional Thermoplastic Materials from Derivatives of Cellulose and Related Structural Polysaccharides2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshikuni Teramoto
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 20 ページ: 5487-5527

    • DOI

      10.3390/molecules20045487

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Material Functionalization and its Expanding Bioscientific Perspective for Structural Polysaccharides via Nanoscopic Multicomposition, Orientation Control, and Processing Development ナノスコピック複合化,配向制御,プロセッシング法開発による構造多糖の機能材料化および生命科学との接点2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshikuni Teramoto
    • 雑誌名

      Trends in Glycoscience and Glycotechnology

      巻: 27 (156) ページ: 1-13

    • DOI

      10.4052/tigg.1424.1

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication of thermoplastic ductile films of chitin butyrate/poly(ε-caprolactone) blends and their cytocompatibility2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hashiwaki, Yoshikuni Teramoto, Yoshiyuki Nishio
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 114 ページ: 330-338

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2014.08.028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic Polymer Composites Synthesized by Immobilizing Cellulose Nanocrystal Suspensions Specifically Oriented under Magnetic Fields2014

    • 著者名/発表者名
      Mio Tatsumi, Fumiko Kimura, Tsunehisa Kimura, Yoshikuni Teramoto, Yoshiyuki Nishio
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 15 ページ: 4579-4589

    • DOI

      10.1021/bm501629g

    • 査読あり
  • [学会発表] インクジェットによるキチンナノクリスタルのデジタル成形および細胞培養足場材としての機能創出2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿太郎,寺本好邦
    • 学会等名
      セルロース学会第22回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学,札幌市
    • 年月日
      2015-07-09 – 2015-07-10
  • [学会発表] Development of High-Performance Biomass-based Materials via Multi-Composition and Advanced Processing2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshikuni Teramoto
    • 学会等名
      MPIC2015 | Malaysia Polymer International Conference 2015
    • 発表場所
      Putrajaya, Malaysia
    • 年月日
      2015-06-10 – 2015-06-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Digital microprocessing of chitin-nanocrystals by means of inkjet printing for fabrication of cell culture scaffolds2015

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Suzuki, Yoshikuni Teramoto
    • 学会等名
      MPIC2015 | Malaysia Polymer International Conference 2015
    • 発表場所
      Putrajaya, Malaysia
    • 年月日
      2015-06-10 – 2015-06-11
  • [学会発表] インクジェットによる構造多糖ナノクリスタルのデジタル成形と機能創出2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿太郎,寺本好邦
    • 学会等名
      第65回日本木材学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀,東京都
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-18
  • [学会発表] 複合化と新規加工法開発によるセルロースからの機能性材料の創出2014

    • 著者名/発表者名
      寺本好邦
    • 学会等名
      複合化と新規加工法開発によるセルロースからの機能性材料の創出
    • 発表場所
      ひだホテルプラザ,岐阜県高山市
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-20
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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