セルロースの基本単位である二糖を使って、光で切断できるマイクロ繊維を開発

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図2　分子設計 セロビオース〔二糖〕誘導体型の自己集合性分子cellobiose(oNB)2-pNBの分子設計と関連する背景

　池田教授らの研究グループは、水中で自己集合する分子を設計・合成し、それらの分子を自発的に集合させることによって得られる材料の開発に関する研究を進めています。糖鎖を研究することで生命の本質 (コア) の理解を目指す、糖鎖生命コア研究所に参画した後、単糖の１つであるグルコサミンから短工程で、還元反応に応答する自己集合性分子を開発した実績もあります 〖2021年7月27日プレスリリースを参照: https://www.gifu-u.ac.jp/news/research/2021/07/entry27-10925.html〗。本研究では、糖鎖の精密な合成化学を専門とする糖鎖生命コア研究所の河村助教・安藤教授らの研究グループ 〖2019年5月20日プレスリリースなど参照: https://www.gifu-u.ac.jp/news/research/2019/05/entry20-7136.html〗と共同で、刺激応答性を示す自己集合性セロビオース注2〔二糖〕誘導体を分子設計し、その化学合成を開拓するところから研究をスタートさせました (図2) 。

【研究成果】

　前述の背景を念頭に、２分子のグルコースがβ1,4-結合で直線的に繋がった二糖であるセロビオースを母核とする新たな分子cellobiose(oNB)2-pNB (図2) を設計し、その化学合成を達成しました。次に、得られたcellobiose(oNB)2-pNBの水中での分子集合挙動を、水溶液を加熱後に速度制御して冷却する実験操作で調べたところ、冷却速度に依存して異なるマイクロ構造体が得られることを発見しました。具体的には、図3Aの顕微鏡画像に示しているように、ゆっくり冷却すると、直径が数µm、長さが100 µm以上のマイクロ繊維注3 が得られることを見出しました。一方、室温まで素早く冷却すると球状構造体が得られた後、徐々にマイクロ繊維へと構造変化することも明らかにしました (図3B) 。

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