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ホームフェノールポリマーの合成とその機能性評価
SDGsの分類
研究テーマ
ライフサイエンスナノ・材料
学科の分類
工学部生命工学科

フェノールポリマーの合成とその機能性評価

工学部

生命工学科

ナノメディシン研究室

外波弘之 准教授

フェノールポリマー酵素

 近年,酵素触媒をプラスチックなどのポリマー合成に利用する方法が注目されている.これは酵素触媒の有する次のような特徴を活用しよ うというものである.1,高い触媒活性 2,基質特異性 3,生分解性 4,穏和な条件下で機能.本研究では,このような酵素触媒の特徴を活かし,主として西洋ワサビ由来のペルオキシダーゼ(HRP)を触媒としてフェノール類を重合させる.生成するフェノールポリマーについて,抗酸化性などの機能性評価を行う.

フェノールポリマーとは?

 フェノール類の重合により得られるポリマーのことで,汎用合成ポリマーであるフェノール樹脂や木質中に存在するリグニンもフェノールポリマーと言える.本研究で用いるHRP触媒による合成では,モノマーであるフェノール類の酸化によりラジカルが発生し,高分子量体(フェノールポリマー)が生成する.こうして得られるフェノールポリマーはC-C結合とC-O結合により主鎖骨格が形成され,フェノール性水酸基が残存する.また穏和な条件下での酵素反応を利用するため,側鎖の官能基を保護することなく一段階でポリマー合成が可能となる.

フェノール類の重合反応

フェノールポリマーの合成方法

 モノマーであるフェノール類と酵素触媒であるHRPを適切な溶媒(主として有機溶媒/緩衝液の混合溶媒)に溶解させ,酸化剤である過酸化水素水を滴下することでポリマーが得られた.生成したポリマーについて,紫外線吸収・抗酸化性・抗菌性・タンパク質に対する結合性といった機能性評価を行った.

フェノールポリマーのもつ機能

紫外線吸収

 紫外線吸収帯が長波長側にまで伸び,UV-BからUV-A領域にまで広がっていた.化粧品や日焼け止めなどへの応用が期待される.

タンパク質への結合性

 特定の共重合体(アミノ基2,カルボキシル基7,tert-ブチル基1のモノマー仕込み比)においては,タンパク質(アルブミン)に対する結合性を有することが分かった.医薬品への応用が期待される.

抗酸化性

 フェノールポリマーはいずれも抗酸化性を有していた.抗酸化性の強いものではアスコルビン酸(ビタミンC)相当の抗酸化性を示した.化粧品や医薬品などへの応用が期待される.

フェノールポリマーの抗酸化性

研究者INFO: 工学部 生命工学科 ナノメディシン研究室 外波弘之 准教授

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 本研究は将来的な地下街デジタルサイネージ構築のための感性評価システムの開発を大きな目的としている。具体的には実際の地下空間において被測定者に脳波計を装着した状態でデザインした地図を読図させた上で経路探索実験を実施する。取得した脳波計測データと行動観察調査結果の相関などにより、デザインに関する感性評価システムを開発する。実験では可搬型脳波計を用いる。  開発した感性評価システムは新製品の評価やデジタルサイネージなど各デザイン分野において利用者に求められるデザインの創出に寄与することを目指す。

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災害による停電地域の早期復旧に向けた被害状況の把握には,二次災害リスクを軽減するため遠隔で受動的に得られるデータが求められている.本研究では,2019年台風15号を対象に,千葉県における停電地域と,人工衛星により観測される夜間における地表面の光強度(輝度)とを比較し,停電地域の推定を行った.その結果,市街地では復旧により輝度が大きく変化するが,山間部では判別が難しいことが明らかになった.

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我々が開発した[ニーズデザインメソッド]は「強み・弱みカード」「5x5x2マトリックス」「アレンジカード」「ペルソナシート」の4点を使います。メソッドの進行は大きく2段階に分かれます。まずはものごとの強み・弱みをあきらかにする第1フェーズ、次に第1フェーズであきらかにした強みをさらに強めるアイデア抽出と弱みを反転させて強みに変えるアイデア抽出の第2フェーズです。  KJ法を使った会議などで、無地のカードや付箋を配られて、「思いつくことを書いて」と言われて困ったり、書き出したカードのグルーピングに迷ったことがある人は多いと思います。我々が開発した[ニーズデザインメソッド]は、思考を整理整頓し記述を誘発しやすく、記述漏れがおきないシステムが組み込まれています。そしてアイデア発想が自然に導かれ確実にステップアップするシステムを構築しています。

古崎 康哲

嫌気性消化(メタン発酵)

研究者が扱うバイオマスは、下水汚泥、生ごみ、である。 リアクタの小型化に資する前処理技術を研究している。 生ごみについて、でんぷん質が多い場合に有効な前処理として、「バイオエタノール化」を行い、メタン発酵リアクタに投入するシステムを提案している。 バイオガス中メタン濃度向上、汚泥生成量削減、分解率向上、高負荷運転の達成、などの効果を確認している。

中村 成春

コンクリート工学計算ツールとしての収縮ひび割れ制御法の開発

近年の日本建築学会等の建築工事標準仕様書や関連指針では,仕様設計の規定とともに,性能設計の対応が明示されるようになったが,初・中級技術者は,コンピュータプログラム言語等に精通しているとは言い難く,結果的に,各種工学モデルの計算が必要な性能設計の対応が難しい。そこで,コンクリート工学計算ツールとして,表計算ソフトによるマクロ機能を使わないで初歩的な組込み関数によるセルのみの計算に従った計算の見える化に関した計算ツールを構築した。本件は,その一例として,コンクリートの収縮・膨張の体積変化やクリープの変形と,それら変形が拘束されて作用する応力やひび割れ発生やひび割れ幅等を解く手法の計算ツールを開発したものである。

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