(57)【要約】【課題】少なくとも光学異性体を多量に効率よく分離できる機能を備える機能性材料およびその製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】α−ヘリックス構造を有する多数のポリペプチドがそのＣ末端で基材表面に定着しているとともに、過半数の前記ポリペプチドが同一方向のラセン構造を備えていることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
α−ヘリックス構造を有する多数のポリペプチドがそのＣ末端で基材表面に定着しているとともに、前記多数のポリペプチドのうちの過半数が同一旋回方向のラセン構造を備えていることを特徴とする機能性材料。
【請求項２】
基材が通液性を備えた多孔質体である請求項１に記載の機能性材料。
【請求項３】
多孔質体がセルロース製である請求項２に記載の機能性材料。
【請求項４】
ポリペプチド基がポリγ―ベンジル−Ｌ−グルタミン酸である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の機能性材料。
【請求項５】
水酸基が表面に存在する基材の表面を重合開始剤によって修飾するとともに、この修飾された基材表面の重合開始剤によってアミノ酸Ｎ−カルボン酸無水物を基材表面上で重合させる請求項１に記載の機能性材料の製造方法。
【請求項６】
重合開始剤がアルコキシシラン型アミンである請求項５に記載の機能性材料の製造方法。
【請求項７】
アルコキシシラン型アミンが、３−アミノプロピルトリエトキシシランまたは３−アミノプロピルジエトキシシランである請求項６に記載の機能性材料の製造方法。
【請求項８】
アミノ酸Ｎ−カルボン酸無水物がγ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸無水物である請求項５〜請求項７のいずれかに記載の機能性材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学異性体であるＤ体とＬ体との混合物からＤ体あるいはＬ体を分離する方法としてクロマトグラフィーを用いる方法が既に行われている（たとえば、特許文献１参照）。
しかしながら、クロマトグラフィーを用いる分離方法の場合、非効率的であるため、多量にＤ体あるいはＬ体を分離するには不向きである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６４０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みて、少なくとも光学異性体を多量に効率よく分離できる機能を備える機能性材料およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の機能性材料（以下、「請求項１の機能性材料」と記す）は、α−ヘリックス構造を有する多数のポリペプチドがそのＣ末端で基材表面に定着しているとともに、前記多数のポリペプチドのうちの過半数が同一旋回方向のラセン構造を備えていることを特徴としている。
【０００６】
本発明の請求項２に記載の機能性材料（以下、「請求項２の機能性材料」と記す）は、請求項１の機能性材料において、基材が通液性を備えた多孔質体であることを特徴としている。
【０００７】
本発明の請求項３に記載の機能性材料（以下、「請求項３の機能性材料」と記す）は、請求項２の機能性材料において、多孔質体がセルロース製であることを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項４に記載の機能性材料（以下、「請求項３の機能性材料」と記す）は、請求項１〜請求項３のいずれかの機能性材料において、ポリペプチドがポリγ―ベンジル−Ｌ−グルタミン酸であることを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項５に記載の機能性材料の製造方法（以下、「請求項５の製造方法」と記す）は、水酸基が表面に存在する基材の表面を重合開始剤によって修飾するとともに、この修飾された基材表面の重合開始剤によってアミノ酸Ｎ−カルボン酸無水物を基材表面上で重合させることを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項６に記載の機能性材料の製造方法（以下、「請求項６の製造方法」と記す）は、請求項５の製造方法において、重合開始剤がアルコキシシラン型アミンであることを特徴としている。
【００１１】
本発明の請求項７に記載の機能性材料の製造方法（以下、「請求項７の製造方法」と記す）は、請求項６の製造方法において、アルコキシシラン型アミンが、３−アミノプロピルトリエトキシシランまたは３−アミノプロピルジエトキシシランであることを特徴としている。
【００１２】
本発明の請求項８に記載の機能性材料の製造方法（以下、「請求項８の製造方法」と記す）は、請求項５〜請求項７のいずれかの製造方法において、アミノ酸Ｎ−カルボン酸無水物がγ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸無水物であることを特徴としている。
【００１３】
本発明において、基材としては、特に限定されないが、たとえば、ガラスまたはプラスチックの板、ガラスまたはプラスチックのチューブ、ガラスまたはプラスチックの多孔質体、セルロース製の紙や布、シリコンウエハー、金等が挙げられる。
【００１４】
定着されるポリペプチドとしては、α―ヘリックス構造を備えていれば特に限定されないが、たとえば、ポリγ―ベンジル−Ｌ−グルタミン酸、ポリε―Z−Ｌ−リシン、ポリＬ−ロイシン、ポリＬ−フェニルアラニン等が挙げられ、合成が容易であることに加えて、非常に高いヘリックス形成能を有するアミノ酸種であることからポリγ―ベンジル−Ｌ−グルタミン酸が好ましい。
ポリペプチドの分子量としては、特に限定されないが、ポリペプチドのヘリックス形成能はその重合度と密接に関連しており(臨界ヘリックス形成重合度は１５〜１６量体以上)、本研究では安定なヘリックス構造を得る必要があるため、４０００程度の分子量が好ましい。
【００１５】
本発明の製造方法において使用される重合開始剤としては、基材表面の水酸基と反応して基材表面を修飾できるものであれば特に限定されないが、たとえば、アルコキシシラン型アミンが挙げられる。
また、アルコキシシラン型アミンとしては、特に限定されないが、たとえば、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルジエトキシシラン等が挙げられる。
【００１６】
アミノ酸Ｎ−カルボン酸無水物としては、重合によりα―ヘリックス構造を有するポリペプチドを形成するものであれば、特に限定されないが、たとえば、γ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸無水物、ε―Z−Ｌ−リシン無水物、Ｌ−ロイシン無水物、Ｌ−フェニルアラニン無水物等が挙げられ、中でもγ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸無水物が好適に用いられる。
なお、基材がガラス基板の場合、特に限定されないが、エタノール、ジクロロエタン、H2O2/NH3混合水溶液、塩酸、メタノール、トルエン等で洗浄し、ガラス基板表面をヒドロキシル化することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる機能性材料は、以上のように、α−ヘリックス構造を有する多数のポリペプチドがそのＣ末端で基材表面に定着しているとともに、前記多数のポリペプチドのうちの過半数が同一旋回方向のラセン構造を備えているので、この機能性材料で一部が形成された流路をＤ体およびＬ体を含む混合溶液がポリペプチド部分に接触しながらラセンの旋回方向により、Ｄ体あるいはＬ体の一方がポリペプチド部分に選択的に捕らえられ、他方が流路外に流出し、選択的に回収できる。すなわち、光学異性体を多量に効率よく分離できる。
【００１８】
請求項２の機能性材料のように、基材が通液性を備えた多孔質体であれば、機能性材料をろ材として用いることができる。したがって、Ｄ体およびＬ体の混合溶液をろ過することによって、光学異性体を多量により効率よく分離できる。
【００１９】
本発明の製造方法は、水酸基が表面に存在する基材の表面を重合開始剤によって修飾するとともに、この修飾された基材表面の重合開始剤によってアミノ酸Ｎ−カルボン酸無水物を基材表面上で重合させるようにしたので、本発明の機能性材料を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面に沿って詳しく説明する。
図１は、本発明にかかる機能性材料の１つの実施の形態をあらわしている。
【００２１】
図１に示すように、この機能性材料は、基材としてのセルロース製ろ紙１の表面に、α−ヘリックス構造を有し、ラセンの旋回方向が同じである多数のポリペプチド２がろ紙１の表面に定着している。
【００２２】
以下に、本発明の具体的な実施例を詳しく説明するが、以下の実施例は１例であって、本発明は、以下の実施例に限定される訳ではない。
【００２３】
（実施例１）
ガラス基板（26ｍｍ×26ｍｍ×1.5ｍｍ）をH2O2/NH3混合水溶液、塩酸、エタノールで洗浄してガラス基板表面をヒドロキシル化したのち、このガラス基板を重合開始剤としての３−アミノプロピルトリエトキシシランの15mmol/LのTHF(テトラヒドロフラン)溶液に室温で14時間以上浸漬し、表面が３−アミノプロピルトリエトキシシランで修飾された修飾ガラス基板を得た。
【００２４】
得られた修飾ガラス基板をＴＨＦで洗浄し、未反応の３−アミノプロピルトリエトキシシランおよびＴＨＦを取り除いたのち、γ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸無水物の100mmol/Lクロロホルム溶液に1４時間浸漬し、14時間後溶液から取り出し、クロロホルムで洗浄し、未反応γ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸無水物および未定着のポリγ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸を取り除き、表面にポリγ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸が定着した機能性材料を得た。
上記実施例１で得られた修飾ガラス基板の表面状態をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析装置）を用いてスペクトル分析したＣ1sのピーク分割を図２、実施例１で得られた機能性材料の表面状態をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析装置）を用いてスペクトル分析したＣ1sのピーク分割を図３にそれぞれ示す。
【００２５】
図２に示すように、修飾ガラス基板については、−ＣＨの結合エネルギーを示す２８５ｅＶ付近にピークが認められ、図３に示すように、機能性材料については、−ＣＨの結合エネルギーを示す２８５ｅＶ付近にピークが認められるとともに、―ＣＯ（カルボニル基）の結合エネルギーおよびベンゼン環の結合エネルギーに起因すると思われるピークが２８８ｅＶ付近から２８９．５ｅＶ付近にかけて認められる。
【００２６】
すなわち、図２および図３から、得られた実施例１で得られた機能性材料は、γ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸無水物が開環重合してポリγ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸が形成され、このポリγ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸がガラス基板表面に定着していることがよくわかる。
また、ヒドロキシル化したガラス基板と、３−アミノプロピルトリエトキシシランで修飾した修飾ガラス基板３のそれぞれの表面の全反射ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光）スペクトルを測定し、その結果を図４に示した。なお、図４中、Ｘはヒドロキシル化したガラス基板表面の分析結果、Ｙは修飾ガラス基板３表面の分析結果である。この結果から、修飾ガラス基板３は、図４に示すような修飾状態で３−アミノプロピルトリエトキシシランによって修飾されたと推定されるＳｉ−Ｏ−Ｓｉのピークが１２３６ｃｍ-1の波長部分に検出された。
【００２７】
（実施例２）
３−アミノプロピルトリエトキシシランに代えて重合開始剤として３−アミノプロピルジエトキシシランを用いた以外は、上記実施例１と同様にして機能性材料を得た。
また、３−アミノプロピルジエトキシシランで修飾した修飾ガラス基板４の表面の全反射ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光）スペクトルを測定し、その結果を図５に示した。なお、図５中、Ｘはヒドロキシル化したガラス基板表面の分析結果、Ｚは修飾ガラス基板４表面の分析結果である。この結果から、修飾ガラス基板４は、図５に示すような修飾状態で３−アミノプロピルジエトキシシランによって修飾されたと推定されるＳｉ−Ｏ−Ｓｉのピークが１２６０ｃｍ-1の波長部分に検出された。
【００２８】
さらに、実施例１および実施例２で得られた機能性材料のそれぞれについて、表面の全反射ＦＴＩＲスペクトルを測定したところ、いずれもポリペプチドが表面に定着していることがわかった。
また、全反射ＦＴＩＲスペクトルから解析された定着したポリペプチドの構造およびその種類は、それぞれ表１に示すとおりであった。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
上記表１から、重合開始剤として３−アミノプロピルトリエトキシシランを用いた方がαヘリックス構造のポリペプチドの含有量が多くなることがわかる。この理由は、３−アミノプロピルトリエトキシシランの方は、Ｓｉ原子と基材表面の３つのＯ原子とが結合するのに対し、３−アミノプロピルジエトキシシランの方はＳｉ原子と基材表面の２つのＯ原子とが結合するため、３−アミノプロピルトリエトキシシランの方が、アミノプロピル基とアミノプロピル基との間隔が広くなるからであると考えられる。すなわち、α―ヘリックス部分の断面積の関係から、重合開始剤によって基材表面が二次元方向にある程度密でない状態に修飾されている方がα―ヘリックス構造の含有量が高くなると考えられる。
【００３１】
（実施例３）
基材としての純セルロースペーパー（Whatman  Filter  paper、30ｍｍ×30ｍｍ×1ｍｍ）を重合開始剤としての３−アミノプロピルトリエトキシシランの50mmol/Lクロロホルム溶液に室温で一晩浸漬し、純セルロースペーパーの表面を３−アミノプロピルトリエトキシシランで修飾した。
つぎに、上記のようにして修飾した修飾済純セルロースペーパーを、γ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸無水物の50mmol/Lクロロホルム溶液に４時間浸漬し、4時間後溶液から取り出し、水洗後、乾燥して本発明の機能性材料である機能性シートを得た。
【００３２】
実施例３で得られた機能性シートの表面に水滴を落としたところ、水滴は球状になり、その接触角を測定したところ１３２度と、かなり撥水性が高いことがわかった。
また、図６に示すように、ロート５に実施例３の機能性シート６をセットし、Ｄ体およびＬ体のトリプトファン（Ｔｒｐ）がそれぞれ５０μmol/Lずつ混合されたアセトニトリル混合水溶液（H2O/CH3CN＝1/1）９を、室温で機能性シート６を用いてろ過し、ろ液７をビーカー８に受けた。
【００３３】
そして、得られたろ液Ａ、上記混合水溶液Ｂ、上記混合水溶液を純セルロースペーパー（Whatman  Filter  paper）を用いてろ過して得たろ液Ｃ、Ｄ体のトリプトファンが５０μmol/L混合されたアセトニトリル水溶液Ｄ，Ｌ体のトリプトファンが５０μmol/L混合されたアセトニトリル水溶液Ｅのそれぞれについて、円偏光二色性分光光度計（日本分光社製  円偏光二色性分光光度計(J-720)）を用いてＣＤスペクトル（円偏光二色性分光）法によってスペクトル分析し、その結果を図７に示した。
【００３４】
図７に示すように、ろ液Ｃは、Ｄ体とＬ体とが等量混合された混合水溶液Ｂと同様にピークが認められないが、ろ液Ａは、Ｌ体のトリプトファンのみが混合されたアセトニトリル水溶液Ｅとほぼ同様の位置に最大ピークが測定された。このことから、上記実施例３で得られた機能性シートがＬ体のみを選択的にろ過できることがよくわかる。
【００３５】
（実施例４）
重合開始剤として３−アミノプロピルジエトキシシランを用いた以外は、上記実施例１と同様にして本発明の機能性材料である機能性シートを得た。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明にかかる機能性材料の用途としては、特に限定されないが、たとえば、アミノ酸の光学活性体の簡便分離シートとしての応用、乳酸などに代表される生体物質の光学活性体の簡便分離シートとしての応用、アミノ酸やペプチドに由来する薬剤の保持/徐放材料としての応用、セルロースやガラスなどの親水性基材表面の撥水/疎水化技術、水/油の分離シートとしての応用、水/有機溶媒混合物の分離シートとしての応用等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかる機能性材料の１つの実施の形態を模式的あらわす説明図である。
【図２】実施例１で得られた修飾ガラス基板の表面状態を、ＸＰＳを用いたスペクトル分析結果をあらわすチャートである。
【図３】実施例１で得られた機能性材料の表面状態を、ＸＰＳを用いたスペクトル分析結果をあらわすチャートである。
【図４】実施例１で得られた修飾ガラス基板の表面の全反射ＦＴＩＲスペクトルを測定した結果をあらわすチャートである。
【図５】実施例１で得られた機能性材料の表面の全反射ＦＴＩＲスペクトルを測定した結果をあらわすチャートである。
【図６】実施例３で得られた機能性シートを用いたＤ体およびＬ体の混合溶液からのＤ体あるいはＬ体の分離方法を説明する概略図である。
【図７】実施例３で得られた機能性シートの機能を説明するためのＣＤスペクトル（円偏光二色性分光）法を用いたスペクトル分析結果をあらわすチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１  ろ紙（基材）
２  ポリペプチド
３，４  修飾ガラス基板
６  機能性シート（機能性材料）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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