カーボンナノチューブの架橋高分子被覆とその生体応用に向けた高機能化

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近年、単層カーボンナノチューブ（SWNT）の生体応用が活発に研究されている。この材料の特性を最大限利用するには、表面を修飾し分散させることが必須である。しかし、既存の修飾方法では、その構造に欠陥が生じる、分散安定性が低いという問題がある。そこで本研究では、SWNTを分散した界面活性剤ミセル内部空間での架橋高分子合成という新たな修飾方法を開拓し、非破壊な構造と高い分散安定性を併せ持つ「架橋修飾SWNT」の合成・評価を行った。さらに、その生体応用に向けた研究も実施した。主に以下の3つの成果が得られた。①架橋修飾SWNT合成における必要条件の決定。架橋修飾SWNTの合成を一般化するため、様々なモノマーを用いて合成を試み、合成の必要条件を調査した。その結果、「ミセル内部で選択的に重合が進む合成条件の選択」が必要条件であるとわかった。この成果は、これまで合成が困難であった様々なSWNT/高分子複合体が合成可能であると示しており、学術的にも工業的にも重要な成果である。②超遠心分離による架橋修飾SWNTのサイズ制御。SWNTの生体応用において、そのサイズは生体毒性と細胞取り込みの面から非常に重要であり、特にがん診断・治療への利用には100～200nmの長さが最適である。申請者は、架橋修飾SWNTに対し超遠心分離を行うと「切断」が起こり、200nm程度の長さになることを見出した。この方法では、200nm程度の架橋修飾SWNTが高収率（～100%）で得られ、欠陥導入量が少ないためSWNTの光学特性もほぼ維持していた。よって、光熱治療やイメージングなどがん診断・治療薬としての応用が期待できる。③架橋修飾SWNTの生体応用に向けた高機能化。架橋修飾SWNTの高機能化を可能にする新規モノマー、及びそのモノマーを用いた架橋修飾SWNTの合成に成功した。複合体の生体応用が期待できる結果が得られた。