Synthesis, characterization and biodegradation of high-performance bio-based plastics by using enzymes secreted from tooth decay fungus

利用蛀牙真菌分泌的酶合成、表征和生物降解高性能生物基塑料

基本信息

批准号：
20J11594
负责人：
都甲梓
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

石油資源の枯渇や地球温暖化への懸念から、バイオマス資源である多糖類を高分子材料として用いる誘導体化研究が盛んである。しかし、従来の多糖材料の合成プロセスでは、多糖の抽出工程や化学修飾工程で多量の化学薬品を用いるために環境負荷が大きいという課題があった。そこで本研究では、生体内のような穏和な条件で反応を触媒する酵素に着目し、強酸や有害な有機溶媒を用いることなく穏和な条件でフィルムや繊維、接着剤等の高分子材料を創製することを目的とした。また、酵素の基質特異性を利用して主鎖骨格や置換度、置換位置を厳密に制御することで、結合様式や主鎖骨格、結晶構造が諸物性に与える影響を調べ、低環境負荷かつ高機能な高分子材料の創製を目指し、研究を行ってきた。本年度では前年度から引き続き、合成した多糖誘導体の各種物性の評価を行った。特に、光学物性についての評価を中心に研究を進めるとともに、これまでに調べてきた物性や機能について、延伸などの高次構造制御を用いることで更なる向上を試みた。また、合成した各種材料について、X線回折測定を行うことで、それぞれの高分子鎖の結晶構造解析を行い、結晶構造や結晶化度等が材料の物性に与える影響を調査した。さらに、前年度までに確立したプロセスである湿式紡糸法について、より穏和かつ健康影響の少ない溶媒であるイオン液体を用いることでより環境や人体に低負荷なプロセスでの再生繊維作製プロセスの構築を試みた。

由于人们担心石油资源的耗尽和全球变暖，因此使用多糖来衍生化的研究（作为聚合物材料）变得流行。但是，在多糖材料的常规合成过程中，存在一个问题，即环境负担很高，因为多糖提取和化学修饰过程中使用了大量化学物质。因此，这项研究的重点是在温和条件下（例如生物体中）催化反应的酶，旨在在轻度条件下在不使用强酸或有害的有机溶剂的情况下创建薄膜，纤维，粘合剂和其他材料等聚合物材料。此外，通过严格控制主链主链，使用酶的底物特异性的替代程度和替代位置，我们研究了结合模式，主链骨架和晶体结构对各种物理特性的影响，并以产生高绩效的环境影响的高绩效聚合物材料进行了研究。在今年，我们继续评估上一年合成的多糖衍生物的各种物理特性。特别是，研究主要是在评估光学特性的情况下进行的，并且已经通过使用高阶结构控制（例如拉伸）对物理特性和功能进行了进一步的改进。此外，通过对各种合成材料进行X射线衍射测量，分析了每个聚合物链的晶体结构，并研究了晶体结构，结晶度等对材料物理特性的影响。此外，关于湿旋转方法是上一年建立的过程，我们试图通过使用一个离子液体（一种溶剂，一种溶剂，一种溶剂，一种溶剂，这种溶剂较轻，影响健康的可能性较小，影响健康的可能性较小。