2015 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
26810115
|
|---|
| Research Institution | Ehime University |
|---|
Principal Investigator |
伊藤 大道 愛媛大学, 理工学研究科, 講師 (40363254)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 高分子微粒子 / 表面機能 / 表面構造 / 精密制御 / 刺激応答 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
表面に機能をもつ機能性高分子微粒子は様々な用途に利用されている。微粒子表面の化学構造は微粒子の特性を決定づける重要なファクターであるため、その精密制御が求められているが、定量化が難しく、表面構造の形成メカニズムにも不明な点が多い。また、従来法で表面構造を制御する場合、微粒子コアに適用できる化学種に制約があり、これも課題となっている。そこで本研究では、多様な化学種を微粒子コアに適用でき、かつ、表面を機能化した高分子微粒子を得ることのできる分散重合法を通して、機能性高分子微粒子の表面構造をナノレベルで制御することを目的とした検討を進めている。
表面構造に関するデータを得るには、定量可能な官能基で微粒子表面を修飾する必要があるため、本研究に適した新たな表面修飾剤を開発することが第一の検討課題となる。これまでにポリグルタミン酸をマクロモノマー化した表面修飾剤の開発に成功し、分散重合におけるポリスチレン微粒子の形成過程および表面構造の詳細なデータを得るとともに、サイズと表面構造のいずれをも精密に制御できることを明らかにしてきた。これを踏まえて平成２７年度は、まず、微粒子コアに用いる化学種を変更して検討を行った。その結果、従来法では微粒子コアに適用できなかった化学種についても、表面構造を精密制御した高分子微粒子の合成に成功した。この系については、従来の高分子微粒子にはない光・熱応答特性をも見いだした。次に、異なる表面修飾剤としてポリリシンマクロモノマーを開発し、分散重合の検討を進めたところ、この系でも高分子微粒子の表面構造の定量化に成功し、これまで得てきた知見を適用した精密制御が可能であった。このように本研究は、微粒子コアの多様化と表面構造の精密制御を可能にしたことで、機能性高分子微粒子の基礎と応用の両面の発展に貢献している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、表面にポリペプチドがグラフトした高分子微粒子の開発、および粒径と表面ナノ構造の精密制御を目的としている。平成２６年度にはポリ（α－Ｌ－グルタミン酸）マクロモノマーを開発し、これを分散安定剤としたスチレンの分散重合を行うことで該微粒子の合成を行った。これを踏まえ、平成２７年度には１．微粒子コアの多様化、および、２．微粒子表面の多様化を検討し、粒径と表面の精密制御についての適用範囲を明らかにすることを計画していた。
１．微粒子コアの多様化：ポリ（α－Ｌ－グルタミン酸）マクロモノマー存在下での分散重合を、アゾベンゼン含有液晶性モノマーを対象に行ったところ、得られた微粒子は光学的異方性、熱応答性、さらには光応答特性を示し、かつ、表面にグラフトしたポリ（α－Ｌ－グルタミン酸）の機能を反映した刺激応答性を示した。さらに、重合条件を調整することで粒径と表面密度の制御にも成功し、制御範囲はいくぶん狭かったものの、これまでに得られた知見を適用できることが明らかになった。なお、ここで得られた微粒子は楕円体状であり、さらに熱や光の刺激によって軸比を変化できることをも見いだした。この結果は分散重合の観点からもナノ構造体の形態制御の観点からも非常に興味深く、今後の展開が大いに期待できる。
２．微粒子表面の多様化：ポリ（α－Ｌ－リシン）マクロモノマーを開発し、スチレンの分散重合を行ったところ、ポリ（α－Ｌ－グルタミン酸）の系で得られた知見が一部適用できなかったものの、粒径および表面密度を制御したポリリシン被覆高分子微粒子の合成に成功した。さらに、スチレン以外のモノマーでも該微粒子の合成に成功した。
以上より、平成２７年度に予定していた項目を実施しただけでなく、新たな展開を期待できる結果をも得たことから、研究は順調に遂行できたと言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度までに２種類のポリペプチドマクロモノマーを開発し、これを分散安定剤とした分散重合による機能性高分子微粒子の合成と精密制御に成功してきた。これを踏まえて、最終年度となる平成２８年度は次の２点を実施する。
１．微粒子コアの多様化：分散重合による表面ナノ構造の制御範囲を明らかにすることを目的として、微粒子コアに用いるモノマー種の多様化を引き続き検討する。真球状および楕円体状の高分子微粒子について表面構造の精密制御を検討してきたこれまでの経緯を踏まえ、微粒子コアの化学種の多様化に留まらず、微粒子形状の多様性にも着目して検討を進める。なお、表面修飾剤には、得られる微粒子の制御範囲が比較的広いポリ（α－Ｌ－グルタミン酸）マクロモノマーを用いる。
２．表面グラフトポリペプチドのコンホメーション：表面構造の制御としてポリペプチドの化学種、分子量、およびグラフト密度の制御を検討してきた。一方で、ポリペプチドはα－ヘリックスやランダムコイルなどの特徴的なコンホメーションを形成することが知られていることから、表面でのコンホメーション制御も本研究の検討対象となる。しかし、本研究で得てきた高分子微粒子のサイズは表面構造に比べて２－３桁大きいため、表面ポリペプチド鎖のコンホメーションを直接観察することは事実上不可能である。そこで、当初の計画通り、表面構造と同等のサイズを有するシリカナノ粒子にポリペプチド鎖をグラフトさせることでポリペプチド鎖の組成を大きくした別の系を作り出し、微粒子表面上でのコンホメーションを間接的に検討する。
|
| Causes of Carryover |
前年度の繰り越しと同等の額を次年度に繰り越すこととなったものの、本年度はほぼ当初の予定どおりに経費を使用した。研究の必要に応じて最小限のものを購入した結果であり、現在のところ研究はおおむね順調に進行している。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
表面ナノ構造を制御した高分子微粒子の合成のための試薬やガラス器具、成果発表のための国内旅費、英語論文校閲のための謝金や文献複写費として、次年度研究費と合わせて使用する計画である。
|
