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2017 年度 実績報告書

高分子コロイド分散系における動的秩序の発展

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 16H00760
研究機関信州大学

研究代表者

鈴木 大介  信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード高分子微粒子 / コロイド / ゲル / 動的秩序
研究実績の概要

光学・蛍光顕微鏡法を駆使する事で観察が可能な高分子微粒子をタンパク質をはじめとする生体物質のモデルととらえ、コロイドサイズの高分子微粒子が示す動的な秩序構造を発展させるために研究を進めてきた。
研究最終年度には、これまでに開発してきた、生体細胞様に高分子微粒子を構造化した中空体の動的秩序の検討を進めてきた。特に、様々な刺激に対して高速に応答するための微粒子の構造設計を行った。高分子微粒子の動的な秩序を構築する化学振動反応(化学基質濃度依存性、温度依存性)を詳細に検討した。従来用いていた高分子微粒子では、これらの条件を大きく変化させてしまうと微粒子が凝集してしまうという課題があった。そのため、耐塩性があり、そして高い温度でも凝集しないために新たに親水性モノマーを高分子微粒子に導入し、構造の最適化を実施した。その結果、化学振動反応の条件を、従来よりも広範にわたり変化させることが可能となり、その結果、数秒のオーダーで体積振動または分散凝集振動をする高分子微粒子を実現する事が出来た。これらの微粒子は、集積化後もその特徴を兼ね備えており、人間の心臓と同様の時間スケールで体積振動する事が可能な材料を得る事が出来た。すなわち、心筋細胞が集積化した心臓のように、ミクロな微粒子を集積化する事が、高機能発現に有意であることを実証する事が出来た。
以上の検討を大きく発展させるために、領域内共同研究を実施してきた。その中でも特に、複合化ハイドロゲル微粒子の膨潤状態の可視化をクライオ電子顕微鏡により達成し、用いる高分子微粒子の詳細な構造解析(特にトモグラフィー解析)を実現する事が出来た。また、水中における分子スケールでの高分子微粒子の可視化を原子間力顕微鏡により達成し、タンパク質等との相互作用に関する知見を得る事が出来た。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nanocomposite Microgels for the Selective Separation of Halogen Compounds from Aqueous Solution2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kureha, Daisuke Suzuki
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 ページ: 727-728

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b01485

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Deformation of Hydrogel Microspheres at the Air/Water Interface2018

    • 著者名/発表者名
      Haruka Minato, Masaki Murai, Takumi Watanabe, Shusuke Matsui, Masaya Takizawa, Takuma Kureha*, Daisuke Suzuki*
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 932-935

    • DOI

      10.1039/C7CC09603H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-organization of Soft Hydrogel Microspheres during the Evaporation of Aqueous Droplets2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Takizawa, Yuka Sazuka, Koji Horigome, Yuki Sakurai, Shusuke Matsui, Haruka Minato, Takuma Kureha, Daisuke Suzuki*
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 ページ: 4515-4525

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b00230

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast Adsorption of Soft Hydrogel Microspheres on Solid Surfaces in Aqueous Solution2017

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Matsui, Takuma Kureha, Seina Hiroshige, Mikihiro Shibata, Takayuki Uchihashi and Daisuke Suzuki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 ページ: 12146-12149

    • DOI

      10.1002/anie.201705808

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decoupled Thermo- and pH-responsive Hydrogel Microspheres Cross-linked by Rotaxane Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kureha, Daichi Aoki, Seina Hiroshige, Keisuke Iijima, Daisuke Aoki, Toshikazu Takata and Daisuke Suzuki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 ページ: 15393-15396

    • DOI

      10.1002/anie.201709633

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled Separation and Release of Organoiodine Compounds using Poly(2-methoxyethyl acrylate)-analogue Microspheres2017

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kureha, Yuichiro Nishizawa, Daisuke Suzuki
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 ページ: 7686-7694

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b01556

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Hydrogel Microspheres for Artificial Proteins2018

    • 著者名/発表者名
      乾晃平、松井秀介、鈴木大介
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
    • 国際学会
  • [学会発表] Adsorption Dynamics of Soft Polymeric Colloidal Microspheres on Solid/Liquid Interface2018

    • 著者名/発表者名
      松井秀介、内橋貴之、鈴木大介
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-spherical Composite Microgels Synthesized by Seeded Emulsion Polymerization2018

    • 著者名/発表者名
      渡邊拓巳、ソンチホン、村田和義、呉羽拓真、鈴木大介
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Organization of Soft Hydrogel Microspheres at the Air/Water Interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Suzuki, Masaya Takizawa, Yuka Sazuka, Haruka Minato
    • 学会等名
      The 6 th Asian Symposium on Emulsion Polymerization and Functional Polymeric Microspheres
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional Hydrogel Microspheres at the Air/Water Interface2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Suzuki, Masaya Takizawa, Haruka Minato, Yuka Sazuka
    • 学会等名
      255 th ACS National Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 時計タンパク質様集合挙動を示す人工微粒子の創製2017

    • 著者名/発表者名
      乾滉平、松井秀介、鈴木大介
    • 学会等名
      新学術領域研究「動的秩序と機能」第4回若手研究会

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公開日: 2018-12-17  

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