Challenge for producing strong and tough regenerated-silk fibers by inducing the hierarchical fibrillar structure

通过诱导分层原纤维结构生产强韧再生丝纤维的挑战

• 批准号: 22H02150
• 负责人: 吉岡 太陽
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02150/
• 关键词: 再生可能資源; シルク; 紡糸; ナノフィブリル; 階層構造; 再生シルク; 人工シルク繊維; 高タフネス繊維; 脱石油材料; 高タフネス; フィブロイン

本研究の目的は、天然シルクと同等のフィブリル階層構造を有する人工シルク繊維を創製するための紡糸技術を開発し、人工シルク繊維の強度ならびにタフネスを向上させることにある。目的達成に向け、本年度は主に以下二つの課題に取り組んだ。課題1：天然シルク繊維のフィブリル階層構造の精密構造解析・・・カイコやクモのシルクに比べて秩序性の高いフィブリル階層構造を有するミノムシシルク（繊維径 5umΦ）について、ビーム径が繊維直径の約1/20となる直径250nmΦのナノX線ビームを用いた繊維の微細階層構造解析を、欧州シンクロトロン放射光施設（ESRF）にて行った。繊維表層から内層にかけてナノフィブリル集合束の直径が傾斜的に増加することを明らかにした。課題２：カイコや野蚕の吐糸工程で生じる構造形成機構の解明・・・天然シルクの構造形成機構を明らかにするため、カイコおよび野蚕の絹糸腺を摘出し、絹糸腺内部のフィブロインを延伸する過程生じる構造形成を追跡した。フィブロインタンパクのアミノ酸特徴配列中にポリアラニン連鎖領域を有するエリサンシルクでは、絹糸腺フィブロイン延伸過程の時分割X線構造解析より、ナノフィブリル前駆構造の自己組織化的形成、ならびにαヘリックスの自己組織化六方最密充填集合形成および延伸によるそれらの配向化とその後のβシート構造への構造転移を捉えることに成功した。

The purpose of this study is to develop the spinning technology and improve the strength of artificial fiber structure. This year, we will focus on the following two topics: Topic 1: The fine structure analysis of the hierarchical structure of the natural structure is carried out by using the X-ray emission light (ESRF) technique. The fine structure analysis of the hierarchical structure of the natural structure is carried out by using the X-ray emission light (ESRF) technique. The diameter of the bundle increases with the inclination of the surface layer and the inner layer. Topic 2: The explanation of the structure formation mechanism of the silkworm's reproductive engineering. The structure formation mechanism of the natural silkworm's reproductive engineering. The structure formation mechanism of the natural silkworm's reproductive engineering. X-ray structural analysis of the time division of the extension process in the chain region of the chain region The self-organized hexagonal densest packing set is formed by the alignment and structural shift of the β-structure.

项目成果

100年後の未来を考えてみる -人類は絹糸生物の仲間入りを果たせているだろうか？

思考100年后的未来——人类能否加入蚕丝生物的行列？

• 发表时间: 2023
• 期刊: 繊維学会誌
• 作者: Kaede Ohwan;Etsushi Tsuji;Satoshi Suganuma and Naonobu Katada;吉岡太陽
• 通讯作者: 吉岡太陽

Mesoscale Confinement in Bagworm Silk: A Hidden Structural Organization

成虫丝中的中尺度限制：隐藏的结构组织

• DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03734
• 发表时间: 2023
• 期刊: Nano Letters
• 影响因子: 10.8
• 作者: Yoshioka Taiyo;Kameda Tsunenori;Burghammer Manfred;Riekel Christian
• 通讯作者: Riekel Christian

Using available X-ray scattering instruments to reveal hierarchical structures of soft materials and connect them to the observed physical properties

使用可用的 X 射线散射仪器揭示软材料的层次结构并将其与观察到的物理特性联系起来

• 发表时间: 2023
• 作者: Y. Wang;K. Yamamoto;S. Lee;T. Matsunaga;H. Miki;H. Iba;K. Tsuchiya;T. Uchiyama;T. Watanabe;T. Takami;and Y. Uchimoto;Taiyo YOSHIOKA
• 通讯作者: Taiyo YOSHIOKA

Experimental Proposal Using Neutron Scattering for Strucural Study of Hydrated Silks

利用中子散射进行水合丝结构研究的实验建议

• 发表时间: 2022
• 作者: 石川智貴;辻悦司;菅沼学史;片田直伸;Taiyo YOSHIOKA
• 通讯作者: Taiyo YOSHIOKA

延伸過程で生じるシルクの階層構造変化を時分割X線散乱法により観る

利用时间分辨X射线散射观察丝绸在拉伸过程中层次结构的变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 吉岡太陽;亀田恒徳
• 通讯作者: 亀田恒徳