Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

生分解性プラスチック / バイオマスプラスチック / ポリヒドロキシアルカン酸 / Ralstonia eutropha / 代謝工学 / 微生物工学 / バイオテクノロジー / バイオマス / 微生物合成 / 生物・生体工学 / 生分解生プラスチック

微生物産生ポリヒドロキシアルカン酸（PHA）を環境低負荷型高分子素材として実用化するには、物性の優れた共重合PHAを低コストで生産する必要がある。本研究ではRalstonia eutropha改変株によるポリ(3-ヒドロキシブタン酸-co-3-ヒドロキシヘキサン酸）[P(3HB-co-3HHx)]生合成について、脂肪酸β-酸化経路の改変による植物油原料からの生合成経路の改善、糖質原料からの生合成を可能とする人工代謝経路の構築、メタボロミクスによる代謝解析、利用可能炭素源の拡張を検討し、次世代型バイオプラスチック生合成技術の確立に向けた知見を得た。

バイオベースプラスチック / 生分解性プラスチック / 微生物産生ポリエステル / フィルム / 繊維 / 酵素分解 / 超高分子量ポリエステル / 生合成 / バイオポリエステル / 生分解性ポリエステル / 高強度繊維 / 超高分子量化 / 手術用縫合糸 / 薬剤徐放 / 冷延伸 / Ｘ線トモグラフィー / バイオマス / 超高分子量 / 溶融紡糸 / 強度 / 延伸 / 熱的性質 / 機械的性質

本研究では、超高分子量バイオポリエステルを生合成するとともに、新たに開発した冷延伸・二段階延伸法、微結晶核延伸法、冷延伸・中間熱処理法などの延伸法を用いて、破壊強度1GPa以上の生分解性を有するバイオベースプラスチック繊維の開発に成功した。また、通常分子量のバイオポリエステルに超高分子量バイオポリエステルを少量添加することでにより、超高分子量からのみで作製した繊維以上の破壊強度を有する高強度繊維の作製に成功した。さらに、一部の繊維にはミクロンサイズの空孔が存在することがわかり、空孔に薬剤を埋入することにより長期に薬剤をゆっくりと徐放できる高機能性繊維の開発に成功した。

バイオベースプラスチック / 生分解性プラスチック / フィルム / 繊維 / 酵素分解性 / キシラン / ポリ乳酸 / 微生物産生ポリエステル / バイオマス / ヘミセルロース / 天然多糖類 / プラスチック / 機械的物性 / 生分解性 / バイオマスプラスチック / 多糖類 / エステル誘導体 / キシラン誘導体 / 結晶核剤 / 大型放射光 / バイオベース高分子 / 生分解性高分子 / ナノファイバー / 化学修飾 / 球晶観察

本研究では、非可食系バイオマスから新規なバイオベースプラスチックの合成と環境中で分解する生分解性プラスチックの高性能化を目的とした。木材から抽出されるヘミセルロースの一つであるキシランをエステル化することによりプラスチック材料化に成功した。さらに、キシランエステルが生分解性ポリエステルであるポリ乳酸に対し、非常に優れた結晶核剤効果を示すことを見出した。一方、生合成した超高分子量バイオポリエステルを用いて、高強度フィルムや繊維の作製に成功すると共に、分子鎖構造と結晶構造を大型放射光のＸ線回折により解析を行った。さらに、酵素分解性速度が結晶化度や分子鎖構造により制御できることを見出した。

バイオベースポリマー / 生分解性プラスチック / 環境循環型プラスチック / バイオマス / 再生産可能資源 / 脱石油 / 高性能ポリマー / 高機能性材料

有限化石資源の有効利用と環境保全の観点から、新たに開発すべき環境循環型プラスチックは、単に自然環境中で分解されることにとどまらず、糖や植物油などの再生産可能資源(バイオマス)から生産できるバイオベースプラスチックでなければならない。さらに、環境循環型高分子の観点から、バイオベースプラスチックと生分解性プラスチックの両方の特性および機能を有する高分子材料の基礎、開発、実用化研究が今後最も重要な研究課題になると考えられる。
本基盤研究(C)では、「次世代バイオベースプラスチックの創成」を研究する特定領域研究を発足させるために、世界的研究動向と研究ニーズを調査し、この調査研究に基づいて個別研究および共同研究を企画し、研究組織を作り上げることを目的とした。
平成18年9月15日に、理化学研究所にて本研究に携わる13名が各々のこれまでの研究成果と今後の研究計画を発表し、本研究に関心を持つ一般の研究者・技術者からの意見を収集した。さらに、本企画調査研究への補助金交付決定後ただちに第1回全体会議を東京で開催し、平成19年度新規特定領域研究への申請を行うことを決定した。そのために各研究分担者が、担当する研究分野の世界動向と研究ニーズを調査した。さらに、数回の班長会議および全体会議を行い、追加メンバーの承認、統一テーマの設定、共同研究の開拓、特定領域としての意義等を検討した。
これらの検討をふまえ、平成19年度発足を目指した特定領域研究「新規高性能バイオベースポリマーの創成と高機能化」(領域代表:岩田忠久)を申請した。

【研究分担者】
折田和泉	東京工業大学	生命理工学院	助教	(Kakenデータベース)

【研究協力者】
Insomphun Chayatip
川島由依
Zhang Mengxiao

【研究分担者】
柘植丈治	東京工業大学	総合理工学研究科(研究院)	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
田口精一	北海道大学	大学院工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
宇山浩	大阪大学	大学院工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
山岡哲二	国立循環器病センター	生体工学部	部長	(Kakenデータベース)
阿部英喜	独立行政法人理化学研究所	高分子化学研究室	先任研究員	(Kakenデータベース)
松村秀一	慶應義塾大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)