2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of accumulation mechanism of cellulose nanofibers at oil-in-water emulsion interface and its application for the production of a novel hollow nanoparticles
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21K05175
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| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
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Principal Investigator |
甲野 裕之 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (70455096)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田島 健次 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00271643)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ナノフィブリル化セルロース / バクテリアセルロース / シランカップリング剤 / ピッカリング乳化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酢酸菌が作るナノフィブリル化バクテリアセルロース(NFBC)は均一な繊維幅で繊維長が15 μm以上の超高アスペクト比な繊維としての特長を持つ。現在、医薬や生体へ応用可能なCNFとして注目される一方、さらなる機能化のための配向制御や構造体を構築する技術の欠如が課題として残っている。そこで申請者はNFBCを用いたピッカリング乳化が発現可能となれば、乳化剤としてだけでなく、球状の液液界面に沿ったNFBCの三次元組織化が達成できると考えた。そこで本申NFBCによるピッカリング乳化機構の解明と乳化現象を活用した新しい概念に基づく新規中空ナノ粒子の合成を目的とした。
本申請ではエマルジョン形成に伴うNFBC集合状態、ミセル粒径と安定化制御に関する新知見を取得し、中空ナノ粒子の構造設計にフィードバックすることで構造最適化を図る。製剤・樹脂との複合化による特性評価を通じ、その有用性を実証し、ナノ繊維ネットワークが作る多孔性ナノ粒子を創製する。
初年度は乳化技術の構築とそのメカニズムの解明について検討を行った。ホモジナイザーを用いてNFBC水分散液と中鎖脂肪酸トリグリセリドを用いてピッカリングエマルジョンを形成させ、油/水比、NFBC濃度、ホモジナイザー出力/照射時間等をパラメータとして安定な乳化条件とその油滴粒径制御を検討した。現時点では数日安定なピッカエマルジョンが得られておらず、NEBC表層の疎水性制御を実施した。主にシランカップリング剤を用いてナノ繊維構造を有する表層化学修飾法を構築することが可能となった。次年度はこれら表層化学修飾NFBCライブラリーを使用して、ピッカリング乳化技術の達成を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上述のとおり、ホモジナイザー下でNFBC水分散液とトリグリセリドを用いてピッカリングエマルジョンの形成を試みたが、油/水比、NFBC濃度、ホモジナイザー出力/回転時間等により、長時間安定なピッカリングエマルジョンの形成に至っていない。そこで、NFBCそのものでの乳化に加え、NFBC表層を疎水化した変性NFBCを合成し、これら変性NFBCによる乳化を検討することとした。変性剤としてシランカップリング剤を使用することで、ナノ繊維としての特長を消失することなく、NFBC表面を特定の有機官能基に改質できることが明らかになった。今後はこれらナノファイバーを使用して乳化機構の解明を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降も当初の計画どおりに研究を遂行する予定である。
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Research Products
(12 results)
