研究項目及び実施体制
- 人工木質ポリマーに関する研究
- ポリペプチド-ポリフェノールハイブリッドに関する研究
- 植物油脂からの硬化性ポリマー合成に関する研究
(宇山 浩/大阪大学大学院工学研究科)
研究の目的
本研究では生物資源を出発物質に用い、生体関連触媒(酵素及び酵素モデル錯体)の特異的な触媒作用を利用した新しい高分子材料の開発を目的とする。天然資源は自然界では酵素作用により合成、変換されており、酵素触媒に対する高い反応性を有している。本研究では人工木質ポリマー、ポリペプチド-ポリフェノールハイブリッド、植物油脂からの硬化性ポリマーをターゲット材料とし、生体関連触媒作用を駆使した高分子新素材の創製、及びそれらの機能開発を検討した。
研究の内容
生体関連触媒を用いるポリマー間酸化カップリング反応を精密制御する手法を確立し、それを異種ポリマー間の酸化カップリングに拡張することにより、バイオポリマーハイブリッドを合成する。また、ポリペプチドにフラボノイド類を酵素的にコンジュゲート化する手法を開拓し、フラボノイドの機能増幅を目指す。更に安価な植物油脂を基盤とする硬化性前駆体の酵素合成を検討し、新しい生分解性コーティング材料を開発する。
主要な成果
- 酵素モデル錯体を用いることにより人工リグニンの酸化カップリングを制御する手法を見出し、超高分子量ポリマーを創出した。更に本手法を異種ポリマー間カップリング反応に応用し、人工木質ポリマー(右図)やポリペプチド-ポリフェノールハイブリッド合成に展開した。
- 酸化酵素を用いてポリペプチドにフラボノイドをコンジュゲート化させる手法を開発した(右図:ポリリジン-カテキンハイブリッド)。また、コンジュゲート化によりフラボノイドの抗酸化性が増幅され、疾病関連酵素に対する阻害機能が発現した。
- 油脂成分を側鎖にもつ硬化性ポリマーを合成し、その架橋により高性能塗膜を開発した。更に植物油脂エポキシ化物を無機化合物とナノレベルで複合化することにより、生分解性グリーンナノコンポジットを創製した。
見込まれる波及効果
本研究で開発した高分子新材料は再生可能な天然資源を原料としているため、実用化に伴い、それらの生産に係わる農林水産業へ多大な波及効果を及ぼす。更に開発した高分子新材料には食品、化粧品、塗料、環境材料などの幅広い用途が想定される。
主な発表論文
- Uyama H., et al. Green nanocomposites from renewable resources : plant oil-clay hybrid materials. Chem. Mater. 15 : 2492-2494 (2003)
- Tonami H., et al. Oxidative cross-coupling between phenolic polymer and phenol-containing cellulose: synthesis of a new class of artificial wood polymers. Macromolecules 37 : 7901-7905 (2004)
- Fukuoka T., et al. Synthesis of poly(amino acid)-polyphenol hybrids by oxidative cross-coupling. Macromolecules 37 :8481-8484 (2004)
- Ihara N., et al. Amplification of inhibitory activity of catechin against disease-related enzymes by conjugation on poly(?-lysine). Biomacromol. 5 : 1633-1636 (2004)
研究のイメージ
