Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

微小液滴 / インクジェット / ピコリットル液滴 / 人工細胞 / 空中操作 / 表面張力 / ナノレオロジー / マイクロカプセル / 微細加工

本研究では微小液滴の高速射出ならびに空中での飛翔制御の要素技術を用いて、複数の液滴の衝突融合により高次の内部構造と機能を有する複合マイクロ構造を作製する技術の開発を行った。研究により複合液滴を毎秒10万個以上生成する高速プロセスを作製し、実際に蛍光分子を含む溶液を用いてその内部構造を可視化することに成功した。さらに具体的な生成物としてヒト赤血球程度の大きさを有するソフトマイクロカプセルの生成を行った。

微小液滴 / インクジェット / レオロジー / 表面張力 / マイクロ流路 / ピコリットル液滴 / 人工細胞 / マイクロカプセル / 空中造形 / マイクロレオロジー / 界面吸着現象 / 衝撃波吐出 / ストロボ顕微測定 / 粘弾性測定 / 動的表面張力 / ストロボ顕微撮影

本研究は、微小液滴の吐出・衝突・融合化技術ならびにその変形・回転運動の高時間分解能観察手法を用いて、μmサイズの流体のレオロジー物性を研究する「超高速変形ナノレオロジー計測工学」を創生し、その基本要素技術を産業界における汎用の計測ツールとして供与することを目的とした。研究では開発された高速液滴生成システムにより作製されたピコリットル液滴について、空間に局所電場を印加することによりマックスウエル応力を及ぼして液滴の飛翔状態を高精度で制御する技術を開発した。さらに異種の液滴を融合してハイブリッド構造を持つ微小粒子を作製し、その構造の微視的観察に向けた要素技術を構築した。

刺激応答材料 / 酵素 / マイクロカプセル / 膜 / 人工細胞 / 酵素反応 / グラフト重合 / プラズマ重合 / 人口細胞 / マイクロリアクタ

本研究ではコア・シェル型のマイクロカプセルのコア部に、反応部位である酵素グルコースオキシダーゼ(以下GOD)を封入し、シェル部の多孔膜細孔内部にpHに応じて相転移を示すN-isopropylacrylamide-Acrylic acid(以下NIPAM-AA)共重合ポリマーをグラフト固定した、新しいマイクロカプセルリアクタを開発した。系のpHが高いときには細孔内部のpH認識ポリマーが親水性となり、系中に存在する基質であるグルコースは細孔内部に拡散しGOD触媒反応が進行する。pHが低いときには細孔内部のpH認識ポリマーが疎水性となり、系中に存在するグルコースは細孔内部に拡散しにくく、GOD触媒反応が進行しない。一般に酵素封入マイクロカプセルは内部に封入する酵素活性の失活が問題となる。さらにこの酵素封入マイクロカプセルに環境応答性能を付与する化学的手法も検討が不十分なのが現状である。本研究ではこれらの問題点を解決するため、マイクロカプセルを調製後に酵素溶液に含浸することでマイクロカプセル内に酵素を封入し、この酵素封入マイクロカプセルにプラズマを照射し、その後にグラフト重合手法を用いてシェルの細孔内部にpH認識ポリマーを固定する新しい方法を適用した。プラズマ照射によってマイクロカプセル表面の膜細孔が活性化されラジカル反応開始点が形成されるが、カプセル内部に封入したGODの活性は維持され、プラズマ照射および、その後のグラフト重合反応において酵素活性はほぼ失活しないことを発見した。グルコースの拡散実験を行ったところ、pH5.0のときとpH4.0のときのグルコース透過係数は2.6倍であった。さらにGODを封入してpH認識ポリマーを固定したマイクロカプセルリアクタにグルコースを添加して反応性を確認した。pH5.0のときの反応性は、pH4.0のときの2.7倍であることが分かった。

【研究連携者】
美谷周二朗	東京大学	生産技術研究所	助教	(Kakenデータベース)
平野太一	東京大学	生産技術研究所	技術職員	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
美谷周二朗	東京大学	生産技術研究所	助教	(Kakenデータベース)
平野太一	東京大学	生産技術研究所	技術職員	(Kakenデータベース)