環状トポロジーに立脚した新奇高分子材料開発

本研究は、環状トポロジーに立脚した新奇高分子材料開発を目的としている。金ナノ粒子は触媒やエレクトロニクス、医薬品など幅広い分野で使用され、近年注目を集めている。しかし、金ナノ粒子は、条件によっては容易に凝集することでその優れた特性を失ってしまう。そのため、生体適合性のポリエチレングリコール(PEG)の末端をチオールなどで修飾し、金ナノ粒子に化学吸着させることで分散安定性を確保することが一般的である。これに対し、単環状PEGの物理吸着を用いて金ナノ粒子の分散安定化に成功している。これは、ポリマートポロジーに着目した研究であり、さらなる応用が期待される。ここで、環状PEGの金ナノ粒子に対する優れた吸着特性は、環化によって取りうるコンフォメーションが制限され、物理吸着時のエントロピー減少が直鎖状分子よりも小さいためであると考えられる。すなわち、複数の環を持つポリマーは単環状ポリマーに比べ、物理吸着時のエントロピー減少がさらに小さく、より吸着しやすいため分散安定化に優れると考えられる。そこで、本研究では分子内に二つの環を有する8の字型PEG（8-shape）に代表される多環状高分子を合成し、金ナノ粒子の分散安定化について単環状PEG（c-PEG）と比較検討を行った。まず、4本鎖星型PEG（4-arm）を用いて、8-shapeの合成・精製を達成した。分散安定性試験の結果、8-shapeはc-PEGを上回る分散安定性を金ナノ粒子に付与していることが示唆された。

本研究は、環状トポロジーに立脚した新奇高分子材料開発を目的としている。金ナノ粒子は触媒やエレクトロニクス、医薬品など幅広い分野で使用され、近年注目を集めている。しかし、金ナノ粒子は、条件によっては容易に凝集することでその優れた特性を失ってしまう。そのため、生体適合性のポリエチレングリコール(PEG)の末端をチオールなどで修飾し、金ナノ粒子に化学吸着させることで分散安定性を確保することが一般的である。これに対し、単環状PEGの物理吸着を用いて金ナノ粒子の分散安定化に成功している。これは、ポリマートポロジーに着目した研究であり、さらなる応用が期待される。ここで、環状PEGの金ナノ粒子に対する優れた吸着特性は、環化によって取りうるコンフォメーションが制限され、物理吸着時のエントロピー減少が直鎖状分子よりも小さいためであると考えられる。すなわち、複数の環を持つポリマーは単環状ポリマーに比べ、物理吸着時のエントロピー減少がさらに小さく、より吸着しやすいため分散安定化に優れると考えられる。そこで、本研究では分子内に二つの環を有する8の字型PEG（8-shape）に代表される多環状高分子を合成し、金ナノ粒子の分散安定化について単環状PEG（c-PEG）と比較検討を行った。まず、4本鎖星型PEG（4-arm）を用いて、8-shapeの合成・精製を達成した。分散安定性試験の結果、8-shapeはc-PEGを上回る分散安定性を金ナノ粒子に付与していることが示唆された。