貝殻と高等植物細胞壁の構造複合化 -地球環境負荷低減への挑戦-

贝壳和高等植物细胞壁的结构复合材料 -减少全球环境影响的挑战-

• 批准号: 22K19208
• 负责人: 上高原 浩
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19208/
• 关键词: セルロース; 木材; 炭酸カルシウム; 貝殻

当初、脱リグニン化木材を用い、その表面反応を検討する予定であったが、単純なモデル材料として純粋なセルロースのみからなるろ紙を実験材料に用い、木材表面への多段階反応のモデルとすることとした。固体表面の反応を定量的に評価することは難易度が高いが、我々は３段階の反応、すなわち(1) セルロース表面への高反応性官能基の導入、(2) 蛍光性官能基およびアジド基が導入されたグルコースの反応、(3) アルキン基が導入されたオリゴアミノ酸の反応を行い、従来の方法よりも精密なセルロース表面反応のモニタリング法を検討した。反応は、蛍光分光光度計、ラマン分光光度計、蛍光顕微鏡により追跡し、各段階で導入された化合物の導入量を評価することとした。(1)ではセルロースのヒドロキシ基への反応により、イソシアネート基を材料表面に導入することに成功した。(2)ではピレン残基をエステル結合でグルコース誘導体に導入することに成功した。このグルコース誘導体をイソシアネート基を介して、ろ紙表面に結合させることに成功した。(3)ではオリゴアミノ酸を固相合成装置を用いて合成し、クリック反応により(2)で得られたろ紙材料表面に結合させた。反応段階(1)では、接触角計を用い試料表面が疎水化していること、反応段階(2)では、顕微鏡観察により蛍光性色素がろ紙表面に存在すること、反応段階(3)では、反応段階(2)により得られた材料表面より接触角が低下したことがわかった。現在、蛍光色素を用い、表面反応による表面に存在する官能基密度の定量を検討しているところである。

最初，我们计划使用界定的木材来检查表面反应，但是作为一种简单的模型材料，仅由纯纤维素组成的滤纸作为实验材料，是对木材表面的多阶段反应的模型。对固体表面上反应的定量评估非常困难，但是我们研究了三步反应：（1）将高反应性官能团引入纤维素表面上，（2）（2）与荧光功能组和叠氮化物组反应葡萄糖，（3）与寡氨基酸反应与烯基氨基与酸性基团反应相比，与酸性基团引入了更精确的表面反应。通过荧光分光光度计，拉曼分光光度计和荧光显微镜跟踪反应，以评估每个阶段引入的化合物量。在（1）中，通过纤维素与羟基的反应成功地引入异氰酸酯基团。在（2）中，使用酯键成功地引入了pyrene残基。该葡萄糖衍生物通过异氰酸酯基成功地粘合到滤纸的表面。在（3）中，使用固相合成装置合成寡氨基酸，并通过单击反应键入（2）在（2）中获得的滤纸表面。在反应步骤（1）中，样品表面使用接触角是疏水的。在反应步骤（2）中，通过显微镜观察出现荧光染料在滤纸的表面上。在反应步骤（3）中，从反应步骤（2）中获得的材料表面降低了接触角。当前，我们正在考虑使用荧光染料通过表面反应来量化表面上存在的官能团的密度。