貝殻と高等植物細胞壁の構造複合化 -地球環境負荷低減への挑戦-

贝壳和高等植物细胞壁的结构复合材料 -减少全球环境影响的挑战-

• 批准号: 22K19208
• 负责人: 上高原 浩
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19208/
• 关键词: セルロース; 木材; 炭酸カルシウム; 貝殻

当初、脱リグニン化木材を用い、その表面反応を検討する予定であったが、単純なモデル材料として純粋なセルロースのみからなるろ紙を実験材料に用い、木材表面への多段階反応のモデルとすることとした。固体表面の反応を定量的に評価することは難易度が高いが、我々は３段階の反応、すなわち(1) セルロース表面への高反応性官能基の導入、(2) 蛍光性官能基およびアジド基が導入されたグルコースの反応、(3) アルキン基が導入されたオリゴアミノ酸の反応を行い、従来の方法よりも精密なセルロース表面反応のモニタリング法を検討した。反応は、蛍光分光光度計、ラマン分光光度計、蛍光顕微鏡により追跡し、各段階で導入された化合物の導入量を評価することとした。(1)ではセルロースのヒドロキシ基への反応により、イソシアネート基を材料表面に導入することに成功した。(2)ではピレン残基をエステル結合でグルコース誘導体に導入することに成功した。このグルコース誘導体をイソシアネート基を介して、ろ紙表面に結合させることに成功した。(3)ではオリゴアミノ酸を固相合成装置を用いて合成し、クリック反応により(2)で得られたろ紙材料表面に結合させた。反応段階(1)では、接触角計を用い試料表面が疎水化していること、反応段階(2)では、顕微鏡観察により蛍光性色素がろ紙表面に存在すること、反応段階(3)では、反応段階(2)により得られた材料表面より接触角が低下したことがわかった。現在、蛍光色素を用い、表面反応による表面に存在する官能基密度の定量を検討しているところである。

最初，我们计划使用脱木素木材来研究其表面反应，但我们决定使用仅由纯纤维素制成的滤纸作为简单的模型材料，并模拟木材表面的多步反应。尽管很难定量评估固体表面上的反应，但我们进行了三步反应：（1）在纤维素表面引入高反应性官能团，以及（2）引入荧光官能团和叠氮化物我们研究了一种方法。通过进行葡萄糖与炔基的反应和(3)低聚氨基酸与炔基的反应，比传统方法更精确地监测纤维素表面反应。通过荧光分光光度计、拉曼分光光度计和荧光显微镜跟踪反应，评价各阶段的化合物导入量。在(1)中，我们通过与纤维素的羟基反应，成功地将异氰酸酯基团引入到材料表面。在(2)中，我们成功地通过酯键将芘残基引入到葡萄糖衍生物中。我们成功地通过异氰酸酯基团将这种葡萄糖衍生物结合到滤纸表面。在(3)中，使用固相合成仪合成低聚氨基酸，并通过点击反应将其结合至(2)中获得的滤纸材料的表面。在反应步骤(1)中，使用接触角计确认样品表面已变成疏水性，在反应步骤(2)中，通过显微镜观察确认滤纸表面上荧光染料的存在，并且在反应步骤(3)后，使用接触角计确认样品表面已变成疏水性，发现接触角低于步骤(2)中获得的材料表面的接触角。我们目前正在研究使用荧光染料通过表面反应来量化表面上存在的官能团的密度。