Biodegradability study of phosphorylated poly(ethelene-co-vinyl alcohol)

磷酸化乙烯-乙烯醇共聚物的生物降解性研究

• 批准号: 21K05149
• 负责人: 沖原 巧
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05149/
• 关键词: エチレン‐ビニルアルコール共重合体; 生分解性高分子; リン酸; マイクロ波加熱; エチレンビニルアルコール共重合体

エチレンビニルアルコール共重合体リン酸化物について，昨年度まで、ポリビニルアルコール分解菌の細胞外酵素による分子鎖の部分酸化による切断を経て分子量低下するため、これを粘度変化により評価し，確認していた。今年度は分子鎖のオリゴマー化による菌体への取り込みと代謝の進行に焦点を当てて研究を進めた。エチレンビニルアルコール共重合体リン酸化物を炭素源としてポリビニルアルコール分解菌の培養を進めると、培養液中の全有機炭素量は低下してゆき、分子量が低下したエチレンビニルアルコール共重合体リン酸化物はポリビニルアルコール分解菌により代謝されて、二酸化炭素にまで分解することが明らかとなった。比較検討のため、同様の実験を生分解しにくいといわれるポリアクリル酸について行ったが、代謝されることはなく、全有機炭素量は減少しなかった。そのため、実験操作上の有機炭素の損失ではないことがわかった。これらのことから、エチレンビニルアルコール共重合体リン酸化物は菌外酵素により分子鎖を切断され、低分子化した後、エチレンの含有率が高いにも関わらず、菌体内に取り込まれた後に代謝され、二酸化炭素として放出されることが全有機炭素量の減少となって現れたと結論付けた。これらのことから、エチレンビニルアルコール共重合体は非水溶性であり生分解性を示さないが、リン酸化することにより、リン酸化物として水溶性を示すようになり、菌外酵素の攻撃を受け、分子鎖の切断による低分子化を経て、菌体内に取り込まれ、代謝されていくことがわかった。

直到去年，乙烯-乙烯醇共聚物磷酸盐通过评估粘度变化而得到证实，因为其分子量通过聚乙烯醇降解细菌的细胞外酶的部分氧化而降低。今年，我们的研究重点是细菌细胞的摄取以及通过分子链寡聚化的代谢进展。当使用乙烯乙烯醇共聚物磷酸盐作为碳源培养聚乙烯醇降解细菌时，培养液中的总有机碳含量降低，导致乙烯乙烯醇共聚物磷酸盐的分子量降低。被聚乙烯醇降解菌代谢并分解成二氧化碳。为了进行比较研究，对据说难以生物降解的聚丙烯酸进行了类似的实验，但它没有被代谢，总有机碳含量也没有减少。因此，发现有机碳的损失并不是由于实验操作造成的。由此可知，乙烯-乙烯醇共聚物磷酸化物的分子链被细菌外的酶切断，成为低分子量的产物，尽管其乙烯含量较高，但在进入细菌体内后被代谢。以二氧化碳形式释放的二氧化碳导致总有机碳量减少。基于这些事实，发现乙烯乙烯醇共聚物是水不溶性的并且不表现出生物降解性，但是当磷酸化时，它作为磷酸化产物变成水溶性的，并且在被还原为细胞外酶之后容易受到细胞外酶的攻击。通过分子链断裂而降低分子量，被细菌体内吸收并代谢。

项目成果

エチレン‐ビニルアルコール共重合体リン酸化物の合成と機能性

乙烯-乙烯醇共聚物磷酸盐的合成及功能化

• 发表时间: 2022
• 作者: Mochizuki Chihiro;Inomata Yusuke;Yasumura Shunsaku;Lin Mingyue;Taketoshi Ayako;Honma Tetsuo;Sakaguchi Norihito;Haruta Masatake;Shimizu Ken-ichi;Ishida Tamao;Murayama Toru;黒崎 宗治,岸本 幸大,沖原 巧
• 通讯作者: 黒崎 宗治,岸本 幸大,沖原 巧

エチレンービニルアルコール共重合体リン酸化物の物性

乙烯-乙烯醇共聚物磷酸盐物理性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Nguyen Thu Anh;Lim Hui Ming;Kinashi Kenji;Sakai Wataru;Tsutsumi Naoto;Okubayashi Satoko;Hosoda Satoru;Sato Tetsu;沖原 巧・岸本幸大・黒崎宗治
• 通讯作者: 沖原 巧・岸本幸大・黒崎宗治

エチレン‐ビニルアルコール共重合体リン酸化物の材料物性

乙烯-乙烯醇共聚物氧化磷的材料性能

• 发表时间: 2021
• 作者: Sudhakaran Swetha;Taketoshi Ayako;Siddiki S. M. A. Hakim;Murayama Toru;Nomura Kotohiro;黒崎 宗治,岸本 幸大,沖原 巧
• 通讯作者: 黒崎 宗治,岸本 幸大,沖原 巧

エチレン-ビニルアルコール共重合体リン酸化物の生分解性評価と機能材料化

乙烯-乙烯醇共聚物氧化磷的生物降解性评价及功能材料开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 黒埼 宗治;沖原 巧;岸本 幸大
• 通讯作者: 岸本 幸大

エチレン-ビニルアルコール共重合体リン酸化物の合成と機能性

乙烯-乙烯醇共聚物磷酸盐的合成及功能化

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakayama Akihiro;Sodenaga Ryusei;Gangarajula Yuvaraj;Taketoshi Ayako;Murayama Toru;Honma Tetsuo;Sakaguchi Norihito;Shimada Tetsuya;Takagi Shinsuke;Haruta Masatake;Qiao Botao;Wang Junhu;Ishida Tamao;黒崎宗治・沖原 巧
• 通讯作者: 黒崎宗治・沖原 巧