超分子を用いた電子/イオン変換人工膜システムの創製

利用超分子创建电子/离子转换人工膜系统

基本信息

批准号：
02J08633
负责人：
伊藤大知
金额：
$ 1.86万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、分子認識部位とアクチュエータ部位を持つ人工膜システムとその協調による、生体機能に見られるような高度な機能を持った人工膜システムの開発を目的としている。昨年度、本研究にて取り組んでいる人工膜システムが浸透圧及び浸透圧流束制御機能を有することを明らかにした。本年度は、この静水圧流束制御機能と浸透圧制御機能を、Teorell振動子を参考にして細管フィードバックを用いて協調させ、新たな振動子系を構築して実験により実証した。さらに非平衡熱力学の輸送方程式と、Hodgkin-Huxsley方程式に代表される遅れ時間方程式からなる数理モデルを構築してRunge-Kutta法により数値解を求め、計算結果と実験を比較した。数理モデルを用いた考察により、非線形振動に必須な自触媒効果が、輸送係数の膜厚依存性の違いによって生じることを明らかにした。以上の現象は超分子系を他の系に拡張しても成立する普遍的な知見であり、生命と人工材料の隔たりを埋める大きな一歩であり、今後さまざまな工学的応用が期待される。さらに振動現象設計のバリエーションを広げるために、ポリマー設計まで踏み込んだ。アクチュエータとして用いていたN-isopropylacrylamideに換わり、poly-methacrylamidopropyltrimethylamonimchloride(MAPTAC)-co-acrylic acid(AA)を用いた分子認識応答ポリマーの開発を行い、静電相互作用、水素結合、水和構造の制御と複数相互作用を分子認識によって制御することにより、pHが変わると分子認識応答性が変化するポリマーの開発に成功した。

这项研究旨在开发具有分子识别位点和执行器位点的人造膜系统，以及它们的合作，以开发具有生物功能中具有先进功能的人工膜系统。去年，据透露，我们在这项研究中正在处理的人造膜系统具有控制渗透压和渗透通量的功能。今年，我们使用Teorell的换能器使用薄管反馈与静液压控制功能和渗透压控制功能合作，并构建了一个新的换能器系统，并通过实验进行了证明。此外，构建了由霍奇金 - 赫克斯利方程代表的延迟热力学的传输方程组成的数学模型，并使用runge-kutta方法获得了数值溶液，并比较了数值溶液，并比较了计算结果和实验。使用数学模型的考虑表明，非线性振动至关重要的自催化作用是由膜厚度依赖性的差异引起的。上述现象是一种普遍的知识，即使超分子系统扩展到其他系统，也可以实现，并且是填补生命和人造材料之间差距的重要一步，并且预计将来有各种工程应用。为了进一步扩大振动现象设计的变化，我们也进一步发展了聚合物设计。 In place of the N-isopropyllacrylamide, which was used as an actuator, we developed a molecular recognition response polymer using poly-methacrylamide propyltrimethylamonimchloride (MAPTAC)-co-acrylic acid (AA), and by controlling electrostatic interactions, hydrogen bonding, hydration structure and multiple interactions through molecular recognition, we have successfully developed a polymer that changes molecular recognition当pH变化时响应。