Accurate understanding of the surface potential in polymer soft interfaces and the bio-applications

准确理解聚合物软界面的表面电势及其生物应用

• 批准号: 20H02795
• 负责人: 増田 造
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02795/
• 关键词: 高分子ソフト界面; 表面電位; 精密ラジカル重合; 生体材料

表面電位は界面機能を支配する重要な因子のひとつである。本研究課題では、高分子の精密重合を利用して系統的に構造制御したモデル界面を調製し、界面導電現象の解析と実際の表面構造の対応に基づいて、高分子ソフト界面の表面電位の正確な理解を目指す。さらに、高分子ソフト界面における分子間相互作用との関わりを調査し、生体材料の設計指針を得ることを目指す。昨年度までに表面開始型原子移動ラジカル重合(SI-ATRP)法により、カチオン性のPMTACをポリマーブラシ構造として膜厚・密度を変えながら系統的に合成し、界面動電現象の解析から表面電位の解析モデルについて検討した。本年度はさらに膜厚・密度を変えたカチオン性ポリマーブラシと生体分子の相互作用解析を詳細に進めた。タンパク質吸着の解析において、高密度なポリマーブラシではアニオン性の牛血清アルブミン(BSA) は顕著に吸着し、カチオン性のlysozymeの吸着は少量であった。従って、高密度なポリマーブラシでは静電相互作用に基づいてタンパク質吸着が制御できた。また、タンパク質吸着に伴うエネルギー散逸を解析したところ、界面構造との相関が見られた。エネルギー散逸を示すD値の解析において低密度な表面ではΔD > 0であったのに対して高密度な表面ではΔD < 0であった。これは、高密度は表面で吸着に伴い、吸着したタンパク質がより硬くなる変化が起こることを示しており、脱水による構造変化が起こったと考えられる。バクテリアとの相互作用を解析したところ、高密度なカチオン性ポリマーブラシ表面で効果的な殺菌が見られた。タンパク質と強固に結合できる界面では、バクテリアと効果的に接触できるため殺菌性が得られたと考えられる。

Surface potential is an important factor in controlling interface function. The purpose of this study is to provide guidance for the utilization of polymer precision, structural control, interfacial modulation, analysis of interfacial conduction phenomena, and the correct understanding of surface potential of polymer interfaces. Investigation of molecular interactions at polymer interfaces and design guidelines for biological materials In the past year, the surface-initiated atomic shift coincidence (SI-ATRP) method has been used to analyze the structure, film thickness and density of PMTAC, and to analyze the surface potential. This year, the film thickness and density are changed, and the interaction between biological molecules is analyzed in detail. The adsorption of bovine serum albumin (BSA) is characterized by high density, high adsorption, and low adsorption of lysozyme High density, high density, high The analysis of adsorption and dispersion of solid and solid particles and their correlation with the structure of interfaces The analysis of the dispersion value indicates that the low density surface has a ΔD > 0 and the high density surface has a ΔD < 0. For example, the high density surface is adsorbed, adsorbed, and hard. The interaction between the two groups was analyzed and the results were obtained. The quality of the material is strong, the interface is strong, the effect is strong, the contact is strong, and the dimension is strong.

项目成果

カチオン性・双性イオン性コポリマーブラシ表面における界面導電現象の解析

阳离子/两性离子共聚物刷表面界面导电现象分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 今井 彩帆里;大内 誠;寺島 崇矢;渡部洋一・増田造・高井まどか
• 通讯作者: 渡部洋一・増田造・高井まどか

構造制御されたカチオン性ポリマーブラシ表面におけるタンパク質吸着と殺菌性の解析

结构控制阳离子聚合物刷表面蛋白质吸附及杀菌性能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 増田 造;渡部 洋一;高井 まどか
• 通讯作者: 高井 まどか

精密なグラフト高分子構造制御とソフト界面機能

精确的接枝聚合物结构控制和软界面功能

• 发表时间: 2022
• 作者: Miwa Kazuhira;Aoyagi Shinobu;Sasamori Takahiro;Ueno Hiroshi;Okada Hiroshi;Ohkubo Kei;増田 造
• 通讯作者: 増田 造

Antibacterial properties of amphiphilic block copolymer composed of electrically neutral hydrophilic segment and silane coupling segment

电中性亲水链段和硅烷偶联链段组成的两亲性嵌段共聚物的抗菌性能

• 发表时间: 2021
• 作者: Cui Xinnan;Hiraoka Takeshi;Honda Toshiki;Hsu Yu-I;Asoh Taka-Aki;Uyama Hiroshi;増田造・吉沢 翔一・野口 礼・井須 紀文・高井まどか
• 通讯作者: 増田造・吉沢 翔一・野口 礼・井須 紀文・高井まどか

Design of biointerfaces composed of soft materials using controlled radical polymerizations

使用受控自由基聚合设计由软材料组成的生物界面

• DOI: 10.1039/d1tb02508b
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Materials Chemistry B
• 影响因子: 7
• 作者: Masuda Tsukuru;Takai Madoka
• 通讯作者: Takai Madoka