Research Abstract
環状両親媒性高分子によるミセルの耐塩性および耐熱性の向上と制御
好熱性古細菌が極限環境で生息できるのは、細胞膜脂質の環構造によるということが知られている。本稿でHonda らは、環状化高分子両親媒性物質によって、自己組織化ミセルの熱安定性および塩安定性が向上することを報告する。
Tuneable enhancement of the salt and thermal stability of polymeric micelles by cyclized amphiphiles
2013年3月12日 Nature Communications 4 : 1574 doi: 10.1038/ncomms2585
環状構造を有する分子は、その集合体に優れた安定性を与える。自然界における典型例として、好熱性古細菌は独特の環状細胞膜脂質によって極限条件での生息が可能である。こうした生物学的設計を模倣することで、人工的な自己組織化ナノ構造体の安定性が改善できると予想される。今回我々は、直鎖状両親媒性高分子と比較して、環状両親媒性高分子によるトポロジー効果について報告し、自己組織化ミセルの耐塩性と耐熱性が飛躍的に向上することを実証する。さらに、直鎖状両親媒性高分子と環状両親媒性高分子のコアセンブリーを通して、広範囲の温度と塩濃度において安定性を制御することに成功した。また、向上した耐熱性および耐塩性をハロゲン交換反応に利用して、触媒効率を高めることを達成した。加えて、耐塩性および耐熱性の向上機構についても検討を行った。このような環状両親媒性高分子によるトポロジー効果によって、従来の方法では実現できない高分子材料を設計するという新たな可能性が得られる。
本多 智1, 山本 拓矢1 & 手塚 育志1
- 東京工業大学 大学院理工学研究科
Cyclic molecules provide better stability for their aggregates. Typically in nature, the unique cyclic cell membrane lipids allow thermophilic archaea to inhabit extreme conditions. By mimicking the biological design, the robustness of self-assembled synthetic nanostructures is expected to be improved. Here we report topology effects by cyclized polymeric amphiphiles against their linear counterparts, demonstrating a drastic enhancement in the thermal, as well as salt stability of self-assembled micelles. Furthermore, through coassembly of the linear and cyclic amphiphiles, the stability was successfully tuned for a wide range of temperatures and salt concentrations. The enhanced thermal/salt stability was exploited in a halogen exchange reaction to stimulate the catalytic activity. The mechanism for the enhancement was also investigated. These topology effects by the cyclic amphiphiles offer unprecedented opportunities in polymer materials design unattainable by traditional means.
