環状トポロジーに立脚した新奇高分子材料開発

基于环状拓扑结构的新型高分子材料的开发

基本信息

批准号：
22K18334
负责人：
山本拓矢
金额：
$ 16.39万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18334/
关键词：
PEG 環状高分子

项目摘要

本研究は、環状トポロジーに立脚した新奇高分子材料開発を目的としている。金ナノ粒子は触媒やエレクトロニクス、医薬品など幅広い分野で使用され、近年注目を集めている。しかし、金ナノ粒子は、条件によっては容易に凝集することでその優れた特性を失ってしまう。そのため、生体適合性のポリエチレングリコール(PEG)の末端をチオールなどで修飾し、金ナノ粒子に化学吸着させることで分散安定性を確保することが一般的である。これに対し、単環状PEGの物理吸着を用いて金ナノ粒子の分散安定化に成功している。これは、ポリマートポロジーに着目した研究であり、さらなる応用が期待される。ここで、環状PEGの金ナノ粒子に対する優れた吸着特性は、環化によって取りうるコンフォメーションが制限され、物理吸着時のエントロピー減少が直鎖状分子よりも小さいためであると考えられる。すなわち、複数の環を持つポリマーは単環状ポリマーに比べ、物理吸着時のエントロピー減少がさらに小さく、より吸着しやすいため分散安定化に優れると考えられる。そこで、本研究では分子内に二つの環を有する8の字型PEG（8-shape）に代表される多環状高分子を合成し、金ナノ粒子の分散安定化について単環状PEG（c-PEG）と比較検討を行った。まず、4本鎖星型PEG（4-arm）を用いて、8-shapeの合成・精製を達成した。分散安定性試験の結果、8-shapeはc-PEGを上回る分散安定性を金ナノ粒子に付与していることが示唆された。

本研究旨在开发基于环状拓扑的新型聚合物材料。金纳米颗粒应用广泛，包括催化剂、电子、医药等领域，近年来引起了人们的关注。然而，根据条件的不同，金纳米颗粒很容易聚集并失去其优异的性能。因此，通常通过用硫醇等修饰生物相容性聚乙二醇(PEG)的末端并将其化学吸附到金纳米粒子上来确保分散稳定性。相比之下，我们利用单环PEG的物理吸附成功地稳定了金纳米颗粒的分散。本研究重点关注聚合物拓扑结构，预计会有进一步的应用。这里，环状PEG对金纳米颗粒的优异吸附性能被认为是由于环化所能采取的构象受到限制，并且物理吸附过程中的熵减少比线性分子小。换句话说，具有多环的聚合物被认为比单环聚合物在物理吸附过程中具有更小的熵减，并且更容易吸附，因此它们被认为在分散稳定性方面更优异。因此，在本研究中，我们合成了以8字型PEG（8型）为代表的多环聚合物，其分子中具有两个环，并使用单环PEG（c-PEG）来稳定金纳米颗粒的分散。进行了比较研究。首先，我们使用四链星形 PEG（4 臂）合成并纯化了 8 形。分散稳定性测试的结果表明，8-形状赋予金纳米颗粒的分散稳定性超过了c-PEG。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

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专利数量（0）

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DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
山本拓矢

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
山本拓矢

環状化PEGおよびPluronicによるフラーレンの水分散化

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
山本拓矢

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聚合物拓扑结构对环化普朗尼克表面活性剂形成胶束的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
山本拓矢

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
渡邉智久;井田大地;領木研之;山本拓矢
通讯作者：
山本拓矢

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作者：
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通讯作者：
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发表时间：
2017
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0
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OKABE Sota;UCHIDA Satoshi;MATSUI Yukiko;YAMAGATA Masaki;ISHIKAWA Masashi;大西昭平，河野恭介，松永尚之，鈴木登代子，南　秀人;平林公男;山本拓矢;山田貴大，柿堺悠，小山知弘，小野新平，三輪一元，河口真志，千葉大地，小野輝男;中田一弥;治部　優太，吉川雄志，矢貝史樹，唐津孝;神藤龍仁，徳田真芳，鈴木登代子，南　秀人;Hirabayashi Kimio and Zukeran Hikari
通讯作者：
Hirabayashi Kimio and Zukeran Hikari