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研究テーマ
ライフサイエンスものづくり・製造技術ナノ・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。本研究では、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、フェノールポリマーを合成する。こうして得られるフェノールポリマーは、かたい主鎖骨格を有するため、抗体と同様に水などの溶媒に可溶性でありながら特定分子と特異的に結合することが期待される。

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

論文

「Protein immobilization on polyvinylphenol via tyrosine oxidation of proteins catalyzed by horseradish peroxidase」(2021)TonamiHiroyuki『Journal of Applied Polymer Science』138p.50475.

「フェノール類の酸化重合による機能性フェノールポリマーの合成」(2023)外波弘之『うるしNEWS』29p.1.

特許

特願2022-131900「15) 標的分子に特異的に結合し得る部位を有する芳香族ポリマー、およびその製造方法」

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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皆川 健多郎

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又吉 秀仁

変動風速下でも高効率で発電可能な風力発電システム

大きな慣性モーメントを有する風車は風速変動が大きい風況においてブレードの回転速度を迅速に制御することが難しく、発電出力は最大で40%以上減少する。そこで本研究室では風速変動の大きさに応じて回転速度制御のアルゴリズムを変更することで、発電効率を向上させる手法を考案した。一般的なMPPT制御を利用した場合と比較して発電電力量を30%程度増大させることが可能である。

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