バイオマスモノマーを用いた主鎖生分解性ゴムの開発と機能化

髙坂泰弘
(信州大学繊維学部 テニュアトラック助教)

2015年6月30日火曜日

pH・温度に応答する新材料を開発:新しい論文が出ました(その2)

この度,新しい論文が格好良く編集されたので紹介します.

" α-(Aminomethyl)acrylate: polymerization and spontaneous post-polymerization modification of β-amino acid ester for a pH/temperature-responsive material"
日本語訳:  α-(アミノメチル)アクリル酸エステル:pH・温度応答性材料を与えるβ-アミノ酸エステルの重合および自発的高分子修飾反応

Yasuhiro Kohsaka (信州大),   Yusuke Matsumoto and Tatsuki Kitayama (阪大) 

Polymer Chemistry, DOI: 10.1039/C5PY00723B 


©Polymer Chemistry, RSC publishing

アミノ酸って,ありますよね.
栄養素やサプリメントでおなじみの,あれです.
アミノ酸は私たち生物の体を作る基本材料になるので,生きていく上で欠かせない栄養素です.
最近,隕石からアミノ酸の痕跡が見つかって,「地球外生命の存在を発見か」と大騒ぎにもなりました.

このアミノ酸ですが,アミノ基・カルボン酸(カルボキシル基)・側鎖の3つの部位で構成されます.
自然界では,アミノ基とカルボキシル基が互いに反応・連結して高分子を作ります.これがタンパク質です.

そんな中,あるとき,ふと思いつきました.

アミノ酸をアミノ基・カルボキシル基を使わず,側鎖で連結して高分子を作ったら,どうなるだろう?

そんな素朴な疑問が,この研究の始まりです.
実験を始める前に,いろいろ調べてみると,なんと60年以上前に同じことを考えていた日本人研究者が!

ところが,この高分子,原料のアミノ酸が不安定で合成が難しい上に,仮に合成できたとしても,すぐに分解することが報告されています.
初めは「自然はなぜアミノ酸をアミノ基とカルボキシル基で連結した?」と疑問に持っていましたが,実は「それ以外は不安定だから」という安直な理由だったようです.

しかし,ここで諦めては研究者ではありません!

というわけで,裏技(イカサマとも言う)を考えました!

自然界に存在するアミノ酸の大半は基本炭素原子は1つなのですが,2つに増やしてしまいました.
別に生化学者じゃないんだから,ちょっとくらい改造したっていいじゃん.

しかし,自然ってすごいですね.
完全に非天然のアミノ酸だと思っていたのですが,なんとハワイと紅海に棲む海綿が生産していました…
よし,これで天然由来ってPRできるぞ!

早速,そのアミノ酸誘導体を原料に高分子を合成すると,びっくり!

希塩酸中では,低温でのみ可溶化し,室温付近で不溶化する.

アミノ酸誘導体だから,水に溶けるかな,と思いきや,中性の水には溶けません
で,pHに敏感なアミノ基が存在するので,酸性の水には溶けるかな,と試したところ,濃塩酸にはよく溶けます.

ならば,その中間の希塩酸(うすい塩酸)では?と実験すると,なんと低温でのみ溶けるではありませんか!
ふつう,固体は温めると水に溶けやすくなるので,完全に逆転現象ですね.

興味深い現象が見つかり,その解析(次の論文で報告)も終わったのですが,もう一つ問題が.

この高分子の構造がよくわからないんです!

とりあえず,ふつうの高分子合成反応とは違う反応をしている様子.
この解析に,実に3年もかかりました!(正直,こちらが私の専門分野なのですが…)
これはひとえに,難題に立ち向かった共著者の学生さんの根性の賜です.

こうして無事に論文も発表でき,いまではほっと安心しています.

pHや温度に応答するこの高分子は,疾病時の体調変化(pHや体温の変化を伴うことがある,例えば熱や胃酸過多など)に応じて薬剤を放出するカプセルなどに応用できる可能性があり,今後の展開が楽しみです.








2 件のコメント:

  1. 素晴らしいではないですか!!!
    まさに研究者魂の発露の成果ですね。。
    おめでとうございます。更に、研究が進むといいですね。
    学生さん達も含めて、おめでとうございます。

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  2. 中原さん

    ありがとうございます.

    この研究はとても思い入れがあって,初めて温度応答現象を発見したときの感動は今でもよく憶えています.
    こうした出会いを求めて,これからも研究に精進します.

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