相分離現象を利用した生体高分子網目状構造体の設計と構築

利用相分离现象设计和构建生物聚合物网络结构

• 批准号: 15659467
• 负责人: 根津 尚史
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15659467/
• 关键词: 非相溶性生体高分子; 相分離(スピノーダル分解); ゲル化; 規則構造; 構造の周期性; フーリエ解析; 網目構造; スキャフォルド; 非相溶生体高分子

相互に溶解性の低い高分子の溶液同上を混合した系で、温度ジャンプにより生ずる相分離を、光学顕微鏡で観察する実験を行った。そこで見出された構造のフーリエ解析から、相分離過で現われる分離相構造の規則性を詳細に調べた。試料:非相溶性の水溶性高分子として、I型ウシ皮膚ゼラチン(BSG)と分子量50万のポリエチレングリコール(PEG)を用いた。溶媒としてはpH3に調整した蒸留水を用いた。相分離観察:種々の濃度のBSG+PFG溶液について、均一状態(1相)の高温から低温への急冷を行い、急冷直後から1時間にわたって光学顕微鏡(位相差モード)でデジタル画像記録を行った。この方法では色素を用いないため、色素添加による系への影響が無い。急冷直後より微小な濃淡(海島構造)の発生が認められ、経時的にその大きさが大きくなる様子が観察された。また、20分以降は大きな変化がなく、完全な2相分離も認められなかった。相分離で生じたBSG濃厚相が急冷後の低温でゲル化して、相分離進行中に海島構造が固定されたことが示唆された。画像のフーリエ変換:得られたデジタル画像について、画像解析ソフトウェアScion Image(Scion Corporation製)でフーリエ変換(FT)を行い、FT画像に現われるパターンの周期性を、自作の解析プログラムで調べた。一方、既知の周期性を持つ単純パターン画像についても同様の解析を行い、周期性とFT画像のパターンの対応を、詳細に検討した。その結果を実際の相分離画像に適用し、相分離で生じた構造の周期性を抽出した。FT解析から得られたサイズが顕微鏡画像から直接読み取られる構造のサイズに比べて小さいのは、後者ではより小さな構造を見落としていることによると思われる。これらの結果より、ゲル化を伴う高分子溶液系の相分離では、その中間状態を固定することが可能であり、得られた構造のフーリエ解析から、分離相構造中の周期性をより簡便かつ客観的に抽出することができることが明らかになった。一方、実現に至っていない、網目状に発達した相構造の生成に向けて、今後も条件の検討が必要である。

The solution of low solubility polymer is mixed as above, and the phase separation is observed by optical microscope. The structure of phase separation is analyzed and the regularity of phase separation is adjusted in detail. Sample: Insoluble water-soluble polymer, type I skin coating (BSG), molecular weight of 500,000, polymer coating (PEG) The solvent is used to adjust pH3 and evaporate water. Phase separation observation: concentration of BSG+PFG solution, homogeneous state (1 phase), high temperature, low temperature, quenching, 1 time after quenching, optical microscope (phase difference), image recording. This method has no effect on pigment application and pigment addition. After rapid cooling, the development of small and light (island structure) is recognized, and the development of large and medium time is observed. 20 minutes to reduce the big The phase separation is produced by BSG thick phase, and the low temperature is changed after the rapid cooling. The phase separation is carried out, and the island structure is fixed. Image conversion: get the image conversion, image analysis software, Scion Image(Scion Corporation), FT conversion, FT image conversion, automatic analysis software, FT conversion. One side, known periodicity, pure image, analysis, periodicity, FT image, detailed analysis As a result, the phase separation images are applied, and the periodic extraction of the phase separation structures occurs. FT analysis of micro-mirror images from direct acquisition of micro-mirror images from micro-mirror images from micro-mirror images to micro-mirror images from micro-mirror images The result is that the phase separation of polymer solution system is stable in the intermediate state, and the periodicity in the structure of separated phase is easy to extract. The development direction of phase structure in the form of mesh, and the necessity of future condition investigation are discussed.