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2021 年度 実績報告書

セルロース系分子集合体の水和構造解析と水圏バイオ機能材料への展開

公募研究

研究領域水圏機能材料:環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成
研究課題/領域番号 20H05208
研究機関東京工業大学

研究代表者

芹澤 武  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (30284904)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードセルロース / 分子集合体 / 水和構造 / バイオ機能 / 水圏機能材料
研究実績の概要

無機塩を含むリン酸緩衝液を溶媒として、示差走査熱量測定法による集合体の水和構造解析を実施した。その結果、無修飾セルロースからなる集合体が片末端アルキル化セルロースからなる集合体に比べて、より多くの中間水をもつことが分かり、前年度に実施した純水中の結果と同様の傾向となった。一方で、「セルロース系分子集合体による水圏バイオ機能材料の構築」を実施した。下記の三つの異なる水圏バイオ機能材料の創成を目指し、前年度の結果をもとに、それぞれに対応する集合体を設計・合成し、適用した。「バイオセンシング・診断材料」の構築では、モデルリガンドであるビオチンを集合体の表面に共有結合をもとに固定化し、抗ビオチン抗体の結合挙動について評価した。その結果、特異的な抗原-抗体反応をセンシングできることを見出した。この際、標的抗体以外のタンパク質の非特異的な吸着を抑えることができたため、高いシグナルノイズ比で標的抗体をセンシングできた。「薬物輸送材料」の構築では、モデル医薬として疎水性の蛍光分子を選択し、集合体への担持について検討した。その結果、疎水性効果の利用により蛍光分子を安定に担持できることを見出した。また、集合体を分解することにより、蛍光分子を放出できる可能性も見出した。「細胞培養添加剤」の構築では、集合体の水分散液中における細胞培養について検討した。その結果、それら水分散液が細胞を効率よく浮遊培養するための環境として機能することを見出した。この際、接着性細胞(HeLa細胞、L929繊維芽細胞など)を適用すると、培養後にはサイズが比較的揃った細胞集合体を得ることができた。このように、セルロース系分子集合体による水圏バイオ機能材料の創成のための基盤を構築するとともに、領域の深化・拡大に貢献した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] University of Wisconsin(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Wisconsin
  • [雑誌論文] Structured liquids with interfacial robust assemblies of a nonionic crystalline surfactant2021

    • 著者名/発表者名
      Hata Yuuki、Yoneda Shohei、Tanaka Shoki、Sawada Toshiki、Serizawa Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 590 ページ: 487~494

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2021.01.064

  • [雑誌論文] In-Paper Self-Assembly of Cellulose Oligomers for the Preparation of All-Cellulose Functional Paper2021

    • 著者名/発表者名
      Hanamura Misaki、Sawada Toshiki、Serizawa Takeshi
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 9 ページ: 5684~5692

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.1c00815

  • [雑誌論文] Control of parallel versus antiparallel molecular arrangements in crystalline assemblies of alkyl β-cellulosides2021

    • 著者名/発表者名
      Serizawa Takeshi、Tanaka Shoki、Sawada Toshiki
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 601 ページ: 505~516

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2021.05.117

  • [雑誌論文] Self-assembly of cellulose for creating green materials with tailor-made nanostructures2021

    • 著者名/発表者名
      Hata Yuuki、Serizawa Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 9 ページ: 3944~3966

    • DOI

      10.1039/D1TB00339A

  • [雑誌論文] Enzyme-catalyzed propagation of cello-oligosaccharide chains from bifunctional oligomeric primers for the preparation of block co-oligomers and their crystalline assemblies2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiura Kai、Sawada Toshiki、Tanaka Hiroshi、Serizawa Takeshi
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 53 ページ: 1133~1143

    • DOI

      10.1038/s41428-021-00513-y

  • [雑誌論文] Phosphorylase-catalyzed synthesis and self-assembled structures of cellulose oligomers in the presence of protein denaturants2021

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Yuta、Sawada Toshiki、Serizawa Takeshi
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 54 ページ: 561~569

    • DOI

      10.1038/s41428-021-00592-x

  • [学会発表] Approach to Biorelated Polymer Materials Based on Biological Mechanisms2022

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Serizawa
    • 学会等名
      2022 Taiwan-Japan Bilateral Polymer Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] オリゴエチレングリコール基をもつセルロース集合体のバイオセンシング応用2022

    • 著者名/発表者名
      杉浦 開, 澤田敏樹, 田中浩士, 芹澤 武
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 植物細胞壁の集合構造に着想を得たセルロース系複合ハイドロゲルのボトムアップ構築2022

    • 著者名/発表者名
      桜井勇太, 澤田敏樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] アルキル基をもつセルロースオリゴマーを利用した機能性濾紙の簡易構築2022

    • 著者名/発表者名
      網谷 萌, 澤田俊樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 二分子膜状セルロース集合体への蛍光分子の内包とセルラーゼ検出への応用2022

    • 著者名/発表者名
      城川晃一, 澤田敏樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] セルロースオリゴマーの自己集合を利用した機能性不織布の簡易構築2022

    • 著者名/発表者名
      水内裕大, 澤田俊樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 末端にアルキル基をもつセルロースオリゴマーによるピッカリングエマルション形成2022

    • 著者名/発表者名
      鎌田洋貴, 杉浦 開, 澤田敏樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 特異形状セルロース鎖の酵素合成と集合構造2021

    • 著者名/発表者名
      杉浦 開, 澤田敏樹, 田中浩士, 芹澤 武
    • 学会等名
      第70回高分子年次大会
  • [学会発表] 表面にアミノ基をもつセルロースオリゴマー集合体が示す抗菌活性2021

    • 著者名/発表者名
      山口彩英子, 澤田敏樹, 田中浩士, 芹澤 武
    • 学会等名
      第70回高分子年次大会
  • [学会発表] 植物細胞壁に着想を得たセルロース系ハイドロゲルのボトムアップ構築と力学物性2021

    • 著者名/発表者名
      桜井勇太, 澤田敏樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      第70回高分子年次大会
  • [学会発表] セルロース系ソフトマテリアルのボトムアップ構築2021

    • 著者名/発表者名
      芹澤 武
    • 学会等名
      21-1超分子研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthetic Nanocelluloses as Innovative Materials2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Serizawa
    • 学会等名
      Yonsei Virtual Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 二分子膜状セルロース集合体の分子内包特性とそれを利用したセルラーゼの簡易検出2021

    • 著者名/発表者名
      城川晃一, 澤田敏樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      第31回バイオ・高分子シンポジウム
  • [学会発表] アミノ化セルロース集合体とキレート剤の併用により得られる相乗的な抗菌活性2021

    • 著者名/発表者名
      山口彩英子, 澤田敏樹, 田中浩士, 芹澤 武
    • 学会等名
      第50回医用高分子シンポジウム
  • [学会発表] セルロース系ブロックコオリゴマーの酵素合成と特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      杉浦 開, 澤田敏樹, 田中浩士, 芹澤 武
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [学会発表] 片末端アルキル化セロオリゴ糖集合体の分子配列制御とタンパク質吸着特性2021

    • 著者名/発表者名
      芹澤 武, 田中翔生, 山口彩英子, 網谷 萌, 澤田敏樹, 田中有希子, 田中 賢
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [学会発表] アミノ化セルロース集合体とキレート剤の併用により発現する相乗的な抗菌活性2021

    • 著者名/発表者名
      山口彩英子, 澤田敏樹, 田中浩士, 芹澤 武
    • 学会等名
      第72回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 植物細胞壁の集合構造に着想を得たセルロース系複合ハイドロゲルの酵素合成2021

    • 著者名/発表者名
      桜井勇太, 澤田敏樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
  • [学会発表] セルロースオリゴマー誘導体の自己組織化を利用した機能紙の構築2021

    • 著者名/発表者名
      網谷萌, 澤田俊樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
  • [学会発表] 二分子膜状セルロース集合体に対する蛍光分子の内包とセルラーぜ検出への応用2021

    • 著者名/発表者名
      城川晃一, 澤田俊樹, 芹澤 武
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.serizawa-cap.mac.titech.ac.jp/

  • [備考] 東京工業大学リサーチリポジトリ

    • URL

      http://t2r2.star.titech.ac.jp/

  • [産業財産権] 抗PEG抗体結合材料および抗PEG抗体の検出方法2022

    • 発明者名
      芹澤 武,澤田敏樹,村瀬璃奈,西浦聖人
    • 権利者名
      芹澤 武,澤田敏樹,村瀬璃奈,西浦聖人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-31256

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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