Establish a Strategy to Utilize "Membrane Platform" for Expanding the World of Bio-Inspired Chemical Engineering

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本申請課題は、従来の化学プロセスで活用される「異相系」の界面を、分子が秩序高く配向する「自己組織系」に置き換えることにより、エンタルピー駆動型プロセスをエントロピー駆動型プロセスに変革することを大目的とする。2022年度は、(i)「自己組織系」界面の物性評価、ならびに、(ii)「固液系-自己組織系融合材料」の開発の重点課題のうち、特に(ii)注力して検討を進めた。前者は、時間分解蛍光スペクトル解析手法(TRES)の開発について検討し、現在、原著論文として投稿準備中である。従来から多用されるベシクル型自己組織系のみならず、Cubosome、Cataniosomeなどの新規材料、さらに、(ii)で開発した固相-自己組織系融合材料の表面特性解析ツールとして有効である事を明らかにした。後者の(ii)は、2種類の担体を対象にして検討した。その一つであるCubosomalゲルについては、ゲル表層を各種両親媒性界面活性剤(ハイドロコルチゾンほか)で修飾することに成功した。本申請課題のメインでもある固相担体については、まず土台となる高分子材料の調製方法を抜本的に見直しした。その結果、逆ライデンフロスト現象を活用したCryo高分子粒子調製方法を新たに開発して、親水性、疎水性の表面特性に関わらず、同様の物性(メソ-マクロ孔、柔軟性、可逆性、ほか)を有するポリマー粒子を合成することに世界で初めて成功した。さらには、リン脂質2分子膜を被覆して、(i)の方法で物性解析を検討した結果、マクロ的な物性の変化(例 圧密変化、伸縮変化など)に応じて、メソスケール物性の変化(例 疎水性、水和状態など)を惹起できることを初めて示した。この知見は、メカノケミカル制御可能な新規な分離担体が設計開発可能であることを示している。予定通り、研究が進捗しているが、副産物として、予期せず、新規な手法を確立することに成功した。