ネマチック液晶場におけるポリペプチド極性構造の自発的創生の解明とその利用

生物組織を構成する代表的な繊維状たんぱく質であるコラーゲンは自発的に極性構造を形成する。一般的には、分子は極性を打ち消した構造を形成するため、この事実は生体分子が生物学的な役割を果たしていることと密接に関係していると考えられる。理論によれば、棒状の分子が大きな双極子をもつことによって、極性構造が発現すると理解されている。本研究課題では、大きな双極子モーメントを分子長軸方位に持つ棒状のα－ヘリカル・ポリペプチドが液晶状態で極性ネマチック液晶を形成するという現象について、その典型的な高分子であるポリグルタミン酸エステルを用いて明確に示すとともに、極性構造を利用した機能材料の創生や生物学的意義の解明に取り組む。今年度は以下の２項目について検討を行った。●極性ネマチック・モノドメイン液晶の調整種々の溶媒を用い、リオトロピック極性ネマチック液晶および非極性ネマチック液晶を調整した後、乾燥固化した固体フィルムの構造解析を行った。溶媒種によらず、極性ネマチック液晶から形成される構造はFormBであり、非極性ネマチック液晶から形成される構造はFormCであることがわかった。第二次高調波発生測定から前者で、極性構造が保たれていることを確認した。●極性液晶ゲルに関する検討極性液晶ゲルの構造と物性をＸ線構造解析、光散乱測定、走査型電子顕微鏡観察等を通して検討した。磁場配向により高度に配向した極性液晶ゲルは顕著な光散乱の異方性を示し、散乱型の偏光板となり得ることを見出した。またポリペプチドが形成するαらせんどうしの会合により、長周期の重らせん構造が形成されている可能性が示された。

生物組織を構成する代表的な繊維状たんぱく質であるコラーゲンは自発的に極性構造を形成する。一般的には、分子は極性を打ち消した構造を形成するため、この事実は生体分子が生物学的な役割を果たしていることと密接に関係していると考えられる。理論によれば、棒状の分子が大きな双極子をもつことによって、極性構造が発現すると理解されている。本研究課題では、大きな双極子モーメントを分子長軸方位に持つ棒状のα－ヘリカル・ポリペプチドが液晶状態で極性ネマチック液晶を形成するという現象について、その典型的な高分子であるポリグルタミン酸エステルを用いて明確に示すとともに、極性構造を利用した機能材料の創生や生物学的意義の解明に取り組む。今年度は以下の２項目について検討を行った。●極性ネマチック・モノドメイン液晶の調整種々の溶媒を用い、リオトロピック極性ネマチック液晶および非極性ネマチック液晶を調整した後、乾燥固化した固体フィルムの構造解析を行った。溶媒種によらず、極性ネマチック液晶から形成される構造はFormBであり、非極性ネマチック液晶から形成される構造はFormCであることがわかった。第二次高調波発生測定から前者で、極性構造が保たれていることを確認した。●極性液晶ゲルに関する検討極性液晶ゲルの構造と物性をＸ線構造解析、光散乱測定、走査型電子顕微鏡観察等を通して検討した。磁場配向により高度に配向した極性液晶ゲルは顕著な光散乱の異方性を示し、散乱型の偏光板となり得ることを見出した。またポリペプチドが形成するαらせんどうしの会合により、長周期の重らせん構造が形成されている可能性が示された。