2019 Fiscal Year Annual Research Report
Novel preparation method for hybrid films of water-soluble proteins and inorganic nanosheets by the LB technique --- application of electrospray spreading
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16K05762
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
梅村 泰史 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 教授 (70531771)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山岸 晧彦 東邦大学, 医学部, 非常勤研究生 (70001865)
宮内 良広 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (70467124)
平原 将也 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 講師 (90609835)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エレクトロスプレー法 / LB膜 / 粘土ナノシート / 噴射速度 / オクタデシルアンモニウム / リゾチーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粘土鉱物のモンモリロナイトは水中に分散させると、厚さ約1 nmの陰電荷をもった無機ナノシートとして浮遊する。電荷をもった無機ナノシート分散液上に、逆の電荷をもった両親媒性イオンを含む溶液を滴下すると、液面上で両者が会合し有機/無機複合薄膜が形成される。従来は溶液を滴下するのに、手で静かに落としていた。しかし、手では正確に制御できない１滴の量や滴下する時間間隔が、薄膜の性質に大きく影響することは経験的にわかっていた。そこで本研究ではエレクトロ・スプレー(ES)法を活用し、溶液を霧として一定の速度で噴霧した。
まず塩化オクタデシルアンモニウムのクロロホルム溶液をモンモリロナイトの水分散液上に噴霧して形成される薄膜について調べた。その結果、噴霧速度と複合薄膜の性質の関係が明らかになった。これは本研究の大きな成果の１つである。噴霧速度がおそい(1 μL/min 以下)と微細な溶液粒子が下層液に到達する前に結晶化して薄膜に取り込まれ、はやい(20 μL/min 以上)と液面上の単層膜を乱して多層膜となった。その中間速度では粘土ナノシートとオクタデシルアンモニウム陽イオンとの複合単層膜が形成された。
アラニン、チロシン、ロイシンやそれらの塩酸塩を水溶液にして、粘土分散液上にES法で噴霧した。光学活性体、ラセミ体によらず、溶液や分散液の濃度、pH、噴霧速度を変えたが薄膜は形成されなかった。
最後に、水溶性タンパクであるパパイン、プロタミン、リゾチームの水溶液をES法で噴霧して複合薄膜の調製を試みた。パパインとプロタミンにおいて薄膜は形成されなかった。リゾチームではES法で薄膜が形成されたが、手で滴下すると薄膜は形成されなかった。最近の文献より、高電圧下でリゾチームが変性し数分子のクラスターを形成したと類推している。今後、X線小角散乱法などで確認を進めていく予定である。
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