トポロジカル超分子ビルディングユニット形成に立脚した多階層ナノ構造制御

基于拓扑超分子构建单元形成的多级纳米结构控制

• 批准号: 21K14477
• 负责人: 上沼 駿太郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14477/
• 关键词: シクロデキストリン; ブロックコポリマー; 超分子; 自己組織化; ポリロタキサン; ナノシート; 結晶成長; 空孔; トポロジカル超分子; ビルディングユニット

天然に存在する環状オリゴ糖であるシクロデキストリン(CyD)と高生体適合性の線状ポリマーを室温の水中で混合すると、超分子性ナノシート材料(PPRNS)が形成される。本研究では、形成・構造制御の方法論・理論の構築を目指し、サイズ・分布・組織化制御の実現を目指し研究を行っている。本年度は、軸高分子の末端に官能基を付与してPPRNSの形成速度を調べた。末端にCyDとの会合定数が高い官能基を付与するとPPRNSの形成速度は加速した。一方でCyDとの会合定数の低い官能基を軸末端に付与するとPPRNSの形成速度は遅延した。ここで面白いことに、軸末端のCyDとの会合定数が異なると、PPRNSの形成速度だけでなく組成も異なる結果となった。当初はPPRNSにおけるCyDと軸の組成比は一定であると考えていたが、実際は、組成比は変化する値であることが見いだされた。軸分子とCyDとの理想的な包接錯体形成（1つのβ-CyDが２つのPOユニットを包接する）を仮定すると、CyD／軸の値は14である。つまりこれ以上の値をとったPPRNSには、軸高分子を包接していないCyDを有していることが示唆される。このような空孔性のCyDは、薬分子や機能性分子を担持できる可能性を有しており、DDS応用が期待される。また、PPRNS形成において、加熱による溶解と冷却による結晶成長を繰り返し与え、PPRNSのサイズ拡大に挑戦した。従来法の作成ではPPRNSの一辺の大きさは2マイクロメートル程度であるが、今回の操作により作成したPPRNSでは一辺が5から10マイクロメートルとなっており、サイズ拡大に成功した。今後、サイズ拡大の機構を理解するとともに、さらなるサイズ拡大の実現を目指して研究を進めていく。本年度はこれらの研究以外にも、PPRNSの末端基を封鎖することによる分解抑制などにも着した。これらの研究についても随時進めていく予定である。

Natural に exist す る annular オ リ ゴ sugar で あ る シ ク ロ デ キ ス ト リ ン (CyD) と high body fit の linear ポ リ マ ー の を room temperature water mixed で す る と, supramolecular ナ ノ シ ー ト materials (PPRNS) が form さ れ る. This study で は, formation, tectonic system of imperial の methodology, theory の build を refers し, サ イ ズ, distribution, organizational system of imperial の be presently を refers し を line っ て い る. This year, the に functional groups を at the end of the <s:1> and axial polymer <e:1> are assigned a を adjustment べた to the formation rate of the <s:1> てPPRNS. The terminal にCyDと <s:1> the <s:1> synoptic number が the high <s:1> functional group を is given to するとPPRNS, and the formation rate of the <s:1> accelerates <s:1> た た. On one side, the でCyDと <s:1> converges with a lower <s:1> functional group を at the end of the を axis に and the するとPPRNS <s:1> form at a slower <s:1> 遅 and a slower た. こ こ で bai い こ と に, shaft end の CyD と の meet destiny が different な る と, PPRNS の forming speed だ け で な く composition も different な る results と な っ た. Original は PPRNS に お け る CyD と axis of の than は must で あ る と exam え て い た が, the event be は, composition than は variations change す る numerical で あ る こ と が see い だ さ れ た. Axis molecular と CyD と の ideal な inclusion misprinted formation (1 つ の beta CyD が 2 つ の PO ユ ニ ッ ト を inclusion す る) を 仮 set す る と, CyD/shaft の numerical は 14 で あ る. つ ま り こ れ above の numerical を と っ た PPRNS に は, shaft polymer を inclusion し て い な い CyD を have し て い る こ と が in stopping さ れ る. こ の よ う な empty hole sex の CyD は, 薬 や functional molecules を bear hold で き を る possibility has し て お り, DDS 応 が expect さ れ る. ま た, PPRNS formation に お い て, heating に よ る dissolved と cooling に よ る crystal growth を Qiao り return し and え PPRNS の サ イ ズ company, big に pick 戦 し た. 従 to method の made で は PPRNS の a 辺 の big き さ は 2 マ イ ク ロ メ ー ト ル degree で あ る が, today back to の operation に よ り made し た PPRNS で は a 辺 が 5 か ら 10 マ イ ク ロ メ ー ト ル と な っ て お り, サ イ ズ company に successful し た. In the future, サ イ ズ company, big の institutions を understand す る と と も に, さ ら な る サ イ ズ company, big の be presently を refers し を て research into め て い く. This year, apart from the <s:1> に れら れら <s:1> <s:1> research, に <e:1> and PPRNS を terminal base blocking する とによる とによる decomposition inhibition な に に た are responsible for た た. Youdaoplaceholder6 れら <s:1> study に に に て て て である enter めて く く to determine である at any time.

项目成果

ナノ又はマイクロ構造体及びその製造方法

纳米或微米结构及其制造方法

• 发表时间: 2021

Fabrication of Supramolecular Nanosheets by Complexation of Cyclodextrins with Linear Polymer

环糊精与线性聚合物络合制备超分子纳米片

• 发表时间: 2021
• 作者: 上沼駿太郎;前田利菜;横山英明;伊藤耕三
• 通讯作者: 伊藤耕三

擬ポリロタキサンナノシートの形成における高分子軸末端の影響

聚合物轴末端对准聚轮烷纳米片形成的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 菅野陸;上沼駿太郎;横山英明;伊藤耕三
• 通讯作者: 伊藤耕三

カテコール修飾擬ポリロタキサンナノシートの合成と機能

儿茶酚修饰准聚轮烷纳米片的合成及功能

• 发表时间: 2022
• 作者: 武田純真;上沼駿太郎;横山英明;伊藤耕三
• 通讯作者: 伊藤耕三

ポリエチレングリコールとα-シクロデキストリンからなる超分子ナノシート：軸末端官能基の影響

由聚乙二醇和α-环糊精组成的超分子纳米片：轴向末端官能团的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 數實治己;上沼駿太郎;横山英明;伊藤耕三
• 通讯作者: 伊藤耕三