微結晶セルロースの複合材料および異方性反応場への応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13556022
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 空閑 重則 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (60012051)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 甲斐荘 正恒 東京都立大学, 理学部・化学科, 教授 (20137029) ; 西山 義春 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (70323475)
• Keywords: セルローズ / 微結晶 / タンパク質 / NMR / 残余双極子結合 / 配向場 / ポリマーブラシ

Research Abstract

セルロース微結晶の磁場配向性及びタンパク質分子との相互作用を制御する目的で微結晶の表面電荷量の制御を試みた。硫酸エステルの導入を伴う通常の硫酸法の代りに塩酸法で微結晶を調製し、これに2次的硫酸処理を行うことで荷電量の制御が可能となった。しかしこの方法で得られた微結晶懸濁液はキラルネマチック液晶を形成せず、birefringent glasyと呼ばれる新しい相を形成した。
表面電荷で安定化されたセルロース微結晶のコロイド系は電解質の添加で凝集するので、タンパク質を扱うための緩衝液と共存できない。そこで微結晶表面に水溶性ポリマーを結合することによる立体安定化を試み、片末端に反応性基を持つポリエチレングリコールを微結晶に結合することができた。
セルロース微結晶の原料としてバクテリアセルロースを用いたところ、微結晶懸濁液の相分離で得られる異方相はキラリティのないネマチック液晶であった。
これらはいずれもセルロース微結晶コロイドの挙動として斬新な知見であり、コロイド科学分野の主要誌に報告した。
これらのセルロース微結晶液晶を用いて様々な条件でタンパク質のNMRを測定してきたが、現在までのところ残余双極子結合によるピークの分裂を観測するに至っていない。14年度はポリマーブラシとして結合する高分子の種類を変えることによりタンパク分子との相互作用を制御すること、及びセルロース微結晶を分級し長さを揃えることにより磁場配向性を制御すること、を試みる。

Research Products

• [Publications] J.Araki et al.: "Effect of trace electrolyte on liquid crystal type of cellulose microcrystals"Langmuir. 17. 4493-4496 (2001)
• [Publications] J.Araki et al.: "Steric Stabilization of Cellulose Microcrystal Suspension by Poly(ethylene glycol) Graftin"Langmuir. 17. 21-27 (2000)
• [Publications] J.Araki et al.: "Birefringent Glassy Phase of a Cellulose Microcrystal Suspension"Langmuir. 16. 2413-2415 (2000)