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2009 年度 実績報告書

NMRによるソフト界面間隙の液相分子クラスターの分子構造とダイナミクス解析

公募研究

研究領域ソフトインターフェースの分子科学
研究課題/領域番号 21106509
研究機関東京工業大学

研究代表者

塚原 剛彦  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (10401126)

キーワード水 / NMR / ナノ空間 / リポソーム / 緩和
研究概要

本研究では、高圧NMR技術を用いて、10~100nmサイズの水-in-CO_2エマルジョンを形成し、生体膜間を模倣した空間を作り出し、その内部の水分子の構造とダイナミクスを解明することを目的としている。まず、均一なWater-in-Oilエマルジョンを生成させる条件を検討したところ、分散剤として5w/v%ポリビニルアルコール(PVA500)を含む水溶液を、CH_2Cl_2+トルエン混合(密度1gcm^<-3>溶液に滴下した後、撹拌1分,界面活性剤添加を行った時のみ、均一な溶液として観測できるが、それ以外のケースでは、僅かな白濁あるいは油水分相が生じることを確認した。そこで、ハステロイ製の高圧セル内に、水溶液(5w/v%PVA500)と界面活性剤を添加した後、シリンジポンプにてCO_2ガスを導入、撹拌しながら、超臨界CO_2(sc-CO_2)中に水滴が分散するWater-in-CO_2エマルジョン作製を試みた。結果、フッ素系界面活性剤(1.0v/v% Ammonium pentadecafluorooctanoic acid(PFOA)あるいはPerfluoropolyether phosphate(FOMBLIN))を利用した時のみ、液滴の飛散や白濁が起こり始め、均一なエマルジョンが生成される様子が観測された。この現象は撹拌時間に応じて異なる傾向を示し、PFOA系では撹拌時間に関わらずこれ以上の変化は現れないが、FOMBLIN系においては60分経過した後に急激な白濁が進行し、極めて均一にエマルジョン化することが分かった。この要因として、二鎖のFOMBLINは二つのリン酸基を水相側へ、リン酸基間に存在するフッ素官能基を周囲のCO_2相側へ向けた洗濯バサミのような構造を採り、水相を安定に内包できるため、直鎖のPFOAに比べてWater-in-CO_2エマルジョンを形成し易いことが考えられる。さらに、Water-in-CO_2エマルジョンを形成させた後、バルブを切り替えて、ジルコニア製の高圧NMRセル内に送液するシステムを構築した。^<1>H-NMRケミカルシフト測定を行ったところ、3本のピークが観測され、これらのピークは異なる水分子状態が存在していることを示唆していることが分かった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nanofluidic-Based Separation System of Radionuclide Ions by Controlling Electrostatic Forces2010

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Tsukahara
    • 雑誌名

      Bull.Res.Nucl.React.

      巻: 34 ページ: 51-52

  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素-ウラニル錯体間相互作用に及ぼすルイス酸性ホウ素化合物の添加効果2011

    • 著者名/発表者名
      宮本尚美・塚原剛彦・加知良浩・原田雅幸・池田泰久
    • 学会等名
      日本原子力学会2011年春の年会
    • 発表場所
      福井大学文京キャンパス
    • 年月日
      20110328-20110330
  • [学会発表] 拡張ナノ空間内擬似細胞間構造創成と水分子運動解析2011

    • 著者名/発表者名
      衛門久樹・馬渡和真・塚原剛彦・北森武彦
    • 学会等名
      日本化学会 第91年会
    • 発表場所
      神奈川大学横浜キャンパス
    • 年月日
      20110326-20110329
  • [学会発表] Cu(II)錯体を内包した水/超臨界二酸化炭素マイクロエマルションの合成と特性評価2011

    • 著者名/発表者名
      宮本尚美・塚原剛彦・C.Wai・池田泰久
    • 学会等名
      日本化学会 第91年会
    • 発表場所
      神奈川大学横浜キャンパス
    • 年月日
      20110326-20110329
  • [学会発表] 超臨界NMR法によるWater-in-CO2エマルジョンのダイナミクス解析2011

    • 著者名/発表者名
      塚原剛彦
    • 学会等名
      日本化学会 第91年会
    • 発表場所
      神奈川大学横浜キャンパス
    • 年月日
      20110326-20110329
  • [学会発表] Microfluidic-based Temperature-Swing Separation of Multivalent Metal Ions using Thermoresponsive Polymer Hydrogel2010

    • 著者名/発表者名
      T.Tsukahara
    • 学会等名
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      20101215-20101220
  • [学会発表] 拡張ナノ空間における擬似細胞間構造創成と溶液物性解析2010

    • 著者名/発表者名
      衛門久樹・馬渡和真・塚原剛彦・北森武彦
    • 学会等名
      第22回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20101117-20101118
  • [学会発表] 拡張ナノ空間における擬似細胞間構造構築に関する研究2010

    • 著者名/発表者名
      衛門久樹・馬渡和真・塚原剛彦・北森武彦
    • 学会等名
      東京コンファレンス2010
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      20100901-20100903
  • [学会発表] 溶液物性解析のための拡張ナノ空間内リン脂質二重膜修飾2010

    • 著者名/発表者名
      衛門久樹・馬渡和真・塚原剛彦・北森武彦
    • 学会等名
      第21回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス
    • 年月日
      20100610-20100611
  • [学会発表] Investigation of Vesicle Injection into Extended-nano Space for Lipid Bilayer Modification2010

    • 著者名/発表者名
      H.Emon, K.Mawatari, T.Tsukahara, T.Kitamori
    • 学会等名
      International Symposium on Microchemistry and Microsystems 2010 (ISMM 2010)
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      20100528-20100530
  • [備考]

    • URL

      http://www.nr.titech.ac.jp/~ptsuka/

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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