バイオマテリアルを原料とした生体适合性形状记忆树脂を开発

掲载日2024.04.25

概要

岩手大学理工学部芝﨑祐二准教授らの研究グループは、梨の皮に含まれる美白成分として知られるアルブチンを酸化重合し、生体适合性ポリマーとして知られるポリエチレングリコールを连结基とすることで、形状记忆特性を示す新规バイオマテリアルの创製に成功しました。
本成果により、ゼロエミッションを目指す世界の科学研究に対して、机能性材料の観点から大きく贡献できることが见込まれます。また、本材料は薬物送达材料（顿顿厂）への展开も见込まれ、人々の健康増进と病の克服に寄与すると考えます。

背景

地球温暖化や大気汚染が深刻化する中で、国際社会は一致団結して二酸化炭素排出を実質ゼロにする、いわゆるゼロエミッションを提議し、推進しています。ゼロエミッションの目标は2050年と言われ、エネルギー、材料、日用品、医薬品に至るすべての物質が現在の化石資源利用を考え直さなければならない時を迎えています。

研究内容

芝﨑准教授らの研究グループでは各种天然フェノール、ポリフェノールの研究に取り组んでおり、この度、ヒドロキノンの配糖体であるアルブチンを水媒体中で高分子量化し、これを生体适合性ポリマーとして知られるポリエチレレングリコールと连结させることで、新规バイオマテリアルの创製に成功しました。この材料は水中では水を大きく吸収し、元の体积の2000倍まで膨らみ、高度な吸水性を示しました。また、フィルムは60℃程度で成型して一时形状を付与し、冷却することでその形状を92％の割合で记忆し、加热することで元の形状を96％の割合で回復する、いわゆる形状记忆特性を示すことを见出しました。优れた形状记忆力はポリエチレングリコールの限定された锁内での微结晶化に由来するものであり、また形状回復力はアルブチンポリマーとポリエチレングリコールの架桥构造に由来することを齿线、偏光顕微镜観察、示差操作热量计による结晶化度の评価により明らかにしました。

研究成果

バイオマテリアルをベースとした新规树脂の开発はゼロエミッションの达成のため非常に重要な分野であり、世界中の多くの科学者が推进しています。多くが、树木から得られるセルロースの改良、ポリフェノールの化学修饰によるエポキシ树脂の开発に向かっており、セルロースの分野では石油代替プラスチックの用途が模索されています。また、ポリフェノールの分野では电気絶縁树脂としての展开が想定されています。芝﨑准教授らは水中における触媒重合反応でアルブチンの高分子化を达成し、新しいバイオマテリアルとしての可能性を见出しました。今回、このアルブチンポリマーの利用展开の一つとして形状记忆特性という机能性を付与するため、分子の设计を行い、达成しました。

今后の展开

完全生体适合性ポリマーであるアルブチンポリマーとポリエチレングリコールの共重合体には形状记忆特性のみならず、ポリフェノールに由来する抗酸化性があります。また、芝崎らはこのポリマーのミセル粒子の创製にも成功しており、新たなナノ输送カプセルとして顿顿厂分野に大きく贡献できる可能性を示しました。今后、化学メーカーを中心に共同研究を展开し、社会贡献可能な材料へ展开してまいります。

掲载论文

題目：Synthesis of shape memory bio-based crosslinked polymer: Poly(arbutin)-co-poly(tosyl arbutin)-co-poly(ethylene glycol)
著者：Kota Nishizawa, Tadashi Tsukamoto, Yoshiyuki Oishi, Yuji Shibasaki
誌名：Reactive and Functional Polymers (Impact Factor 5.1)
公表日：2024/4/5

用语解説

アルブチン
梨の皮やベアベリーなどに含まれるヒドロキノンの配糖体。古くから生薬として使用されてきた。最近では毒性が低い安全な美白化粧品として利用されている。
ヒドロキノン
高度な还元作用を示す有机化合物。自身は容易に酸化されベンゾキノンとなる。この作用で肌深部のメラニノサイトに作用し、メラニンの生成を抑制する。皮肤科でシミ消し剤として処方されることがあるが、やや毒性があることから使用には注意が必要である。

本研究は、以下の研究事业の成果の一部として得られました。
?文部科学省科学研究費補助金?基盤研究(C)「酸化重合による水溶性ポリアルブチンの両親媒性化とカプセル化に関する研究」（JP 18 K05211）研究代表者：芝﨑祐二
?(独)闯厂罢　础-厂迟别辫「ポリ（アルブチンーエチレンイミン）共重合体（笔础谤产-笔贰滨）と银ナノ粒子复合体合成による农业资材用抗酸化、抗菌?抗ウイルス化涂布技术への展开」（痴笔29117938435）研究代表者：芝﨑祐二

本件に関する问い合わせ先

理工学部化学生命理工学科
准教授　芝﨑祐二
019-621-6322
yshibasa@iwate-u.ac.jp

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