未利用絹に含まれるフィブロインH鎖を用いた高強度な再生絹糸の創製

利用未使用的蚕丝中含有的丝素H链制造高强度再生丝线

• 批准号: 21K12305
• 负责人: 矢澤 健二郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12305/
• 关键词: カイコ; 再生絹糸; 溶液紡糸; 重鎖; 軽鎖; 野蚕; クモ; フィブロイン; シルク; H鎖; イオン液体; 乾湿式紡糸; 屑繭

地球環境問題が深刻化する中、石油由来繊維の代替となり得る天然繊維に注目が集まっている。その中でも、クモやカイコをはじめ、ハチや水生昆虫が作り出すタンパク質性繊維であるシルクは、軽量でありながら、強度と柔軟性を併せ持つため、次世代繊維としての期待は大きい。しかし、天然のシルクと類似した構造および力学物性を有する人工シルクを作り出すことは、未だ困難である。この理由として、人工シルクを大量に作成する技術が未開発である点が挙げられる。そこで、本研究では、シルクを大量に作成する手法として溶液紡糸に着目し、繰糸工程から除外されることの多い屑繭を原料とした再生絹糸の作製に取り組んでいる。家蚕の屑繭から高分子量成分の重鎖だけを選別し、低分子量成分である軽鎖は除外して再生絹糸を作成したところ、天然のシルクと同等の強度を有し、破断伸度と弾性率については天然絹糸の物性を超える再生絹糸を作り出すことが出来た。さらに、家蚕由来の屑繭だけでなく、野蚕由来の屑繭を利用した再生絹糸の作製にも取り組んだ。野蚕シルクは低分子量成分を含まないため、再生絹糸は家蚕シルクに匹敵する強度と伸度を有することが分かった。広角X線散乱を利用して、繊維の結晶構造を測定したところ、天然絹糸では繊維軸方向に分子鎖が配向していた一方で、再生絹糸では、繊維軸と直交する方向に一部の分子鎖が存在していることが明らかとなった。再生絹糸中の分子鎖を完全に繊維軸方向へ配向させることが今後の課題となる。本研究結果は、未利用のタンパク質の有効活用につながる技術であり、シルクの構造材料としての利用に貢献できると期待される。

Earth environmental problems are deepening and oil is coming from the earth and replacing it with natural oil. In the middle of the game, the aquatic insects are able to produce quality, quantity, strength and flexibility, and the expectation of the next generation is great. Natural structures and mechanical properties are difficult to produce. The reason for this is that the technology has not yet been developed. In this study, a large number of production methods were used to prepare raw materials for solution spinning, except for the production of waste silk. The high molecular weight component of silkworm cocoon is selected, and the low molecular weight component is excluded. The regenerated silk is made from natural silk and has the same strength. The breaking elongation and the property ratio are selected. The natural silk is made from natural silk. In the past, the cocoon of silkworm origin and the cocoon of wild silkworm origin were used to regenerate silk production. The wild silkworm silo contains low molecular weight components, and the recycled silk has strength and elongation comparable to the silkworm silo. X-ray scattering is used to determine the crystal structure of the fiber, and the molecular lock in the direction of the fiber axis is aligned in one direction, and the molecular lock in the direction of the fiber axis is orthogonal in the other direction. The molecular lock in the regeneration silk is completely aligned with the axial direction. The results of this study are expected to contribute to the utilization of unutilized structural materials.

项目成果

Cell adhesion behaviors on spider silk fibers, films, and nanofibers

蜘蛛丝纤维、薄膜和纳米纤维上的细胞粘附行为

• DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c00818
• 发表时间: 2022
• 期刊: Langmuir
• 影响因子: 3.9
• 作者: Kenjiro Yazawa;Kosuke Hidaka;Jun Negishi
• 通讯作者: Jun Negishi

クモ糸の物性への紫外から赤外領域からなる光照射による影響評価

紫外至红外区域光照射对蜘蛛丝物理性能的影响评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩田俊介;後藤康夫;矢澤健二郎;上田悠史郎・矢澤健二郎
• 通讯作者: 上田悠史郎・矢澤健二郎

Electrospinning of spider silk‐based nanofibers

• DOI: 10.1002/pat.5719
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Polymers for Advanced Technologies
• 影响因子: 3.4
• 作者: Kenjiro Yazawa;Saeka Mizukami;M. Aoki;Y. Tamada

カイコシルクH鎖を用いた溶液紡糸による再生絹糸の高タフネス化

使用蚕丝 H 链溶液纺丝提高再生丝纱线的韧性

• 发表时间: 2021
• 作者: 上條貴史;後藤康夫;矢澤健二郎;中山 堅登・後藤 康夫・矢澤 健二郎;岩田 俊介・中山 堅登・後藤 康夫・矢澤 健二郎;矢澤 健二郎・佐々木 うみ・日高 康輔・舘林 有加・中山 堅登・水上 紗衣花;佐々木 うみ・矢澤 健二郎;日高 康輔・根岸 淳・矢澤 健二郎;中山 堅登・後藤 康夫・矢澤 健二郎
• 通讯作者: 中山 堅登・後藤 康夫・矢澤 健二郎

糸射出時に負荷する応力のリアルタイム測定に基づいた蚕とクモの紡糸機構

基于实时测量喷丝应力的蚕和蜘蛛的纺纱机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Kenjiro Yazawa;Kento Nakayama;Shunsuke Iwata;and Yasuo Gotoh;中山堅登・後藤康夫・矢澤健二郎;田向耕太郎・矢澤健二郎
• 通讯作者: 田向耕太郎・矢澤健二郎