資源循環プロセス学講座│ Sustainable Recycle Process

循環生態系計画学分野 Recycle Ecological System Designment
ひと環境を豊かにする高分子多孔体開発
教授

Development of porous polymer materials for better life

細矢憲助教

久保 拓也

Professor

Assistant Professor

Ken Hosoya

Takuya Kubo

Adsorption and Degradation of Toxic Compounds

In order to go for better life, we are developing novel porous polymer materials having several functions
including water clean-up as well as treatment, selective molecular recognition, antibacterial activity, and effective separation. To achieve the subjects, we try to control the morphology and surface chemistry of the porous
polymer materials. We believe that these research subjects lead to effective use of water resource, clarification ofinteraction between drugs/toxins and biomolecules, effective removal of environmental pollutants, and sensitiveor faster analyses.

by Organic-Inorganic Hybrid Material“ The Second
French Research Organizations-Tohoku University Joint
Workshop on Frontier Materials，Sendai（December 1st ）講義等
細矢 憲（2010）科学者の卵養成講座その8 水を操る賢Fig.3

当研究室は，「孔から見える明るいFuture! ～高分子多孔

これらの物理的・化学的特性を目的に応じてハイブリッド体にFeature!! ～，クリーンな水循環をFocusing ～ポーラス化することで，これまでに例のない多機能なマテリアル開発

マテリアルのマルチなFunctionality～」の“4F ”を研究室のが可能となっている．当研究グループでは，これらの新規マ大きなテーマに掲げ，多孔性高分子の様々な機能を活かし，テリアルの実用化へ向けた検討を進めている．

Concept of novel affinity gel（Moli-gel）

選択的分子認識と光触媒のハイブリッド化
当研究室では，環境分析に寄与するための新規材料として，い材料－浄化・除菌・脱臭・保湿－ ～様々な高分子多孔質体の合成とその機能の検証～（1月9日）

著書
図解 最先端イオン交換技術のすべて“第3章 3-9 鋳型樹脂”，
久保 拓也，細矢 憲，工業調査会，2009年3月

水質浄化，汚染物質の除去，新薬創出，等我々の身近な新規マテリアルの応用の一例として，Figure 2のように自選択的な分子認識能を有する高分子基材の開発を行ってき生活に寄与するFantastic（5つめのF）な研究開発を進めて発的な水質浄化を示した．ここでは，微細構造に基づく自た．その応用として，本年度の研究では環境中の有害物質のいる．研究室で取り扱う研究テーマの概要はFigure 1（研究発的な給排水，汚染物質の除去あるいは雑菌の駆除，さら選択的捕捉とオンサイト光分解を可能とする新規ハイブリッド概要）の通りで，ナノメートルからミリメートルオーダーの微には有害物質の捕捉分解が一つの材料を用いることで，同材料の開発を進めてきた．新規に構築した概念をFigure 4に

1）Effective Recognition on the Surface of a Polymer

細構造制御と，化学的表面制御により様々な機能を得てい時に実現できる．また，これらの機能は付加的なエネルギー示す．現時点までに，新規ハイブリッド材料において，麻痺Prepared by Molecular Imprinting Using Ionic Com-る．以下に，本年度の代表的な研究成果を示す．

を必要とせず，メンテナンスフリーな状態で機能が繰り返し性貝毒として知られるサキシトキシンの選択的吸着ならびに光plex, Y. Tominaga, T. Kubo, K. Kaya, K. Hosoya,達成される．このように，マテリアル合成～実使用まで，脱分解作用が確認されており，今後の研究において本手法の一エネルギー／低環境負荷に貢献し，低炭素社会に向けて研般性を高め，様々な毒性化合物に応用する予定である．

Functional porous polymer materials
Average pore diameterÅ

nmMacromolecules, 42（8）, 2911–2915, 20092）Importance of surface properties of affinity resin for capturing a target protein, Cyclooxygenase-1, T. Mori, T. Kubo, K.

究を進めている．

Kaya, K. Hosoya, Bioorg. Med. Chem., 17, 1587–1599, 2009

Spontaneous water pumping（control of microstructure）
Multifunction（surface modification）

mm

印刷論文
（英文）

3）Novel separation medium spongy monolith for highthroughput analyses, F. Watanabe, T. Kubo, K.
Kaya, K. Hosoya, J. Chromatogr. A, 1216, 7402–

Molecular recognition
Chromatography
Novel drugs
Organic-inorganic hybrid

Speciﬁc protein detection

Fig.1

Water clean-up

7408, 2009

Biodegradable polymer

Removal of pollutants

Antibacterial materials

Fig.2

Water cleanup using multi-functional porous material

Summary of researches on Hosoya Lab.

Fig.4

新規アフィニティゲル開発へ向けた検討
ポーラスポリマーの微細構造制御と機能化

独自に開発したアフィニティ樹脂（Moli-gel）の化学的表

Concept of novel hybrid material「エポキシ樹脂硬化物多孔体の製造方法」
発明者：久保拓也，細矢憲，特許出願2009-197740（申請済み）「エポキシ樹脂硬化物多孔体、水質保持材、抗菌材及びエ研究プロジェクト

ポキシ樹脂硬化物多孔体の製造方法」

面特性を解析すべく，アフィニティ樹脂の①主成分のポリ受託研究：環境省：環境研究・技術開発推進費（ナノテク）

発明者：久保拓也，細矢憲，冨永雄一，とで，目的に応じた様々な形態のポーラスポリマーの成形がエチレングリコール（PEG）型ポリマーの分子認識能の解

科学研究費補助金：基盤研究 B（新発想アフィニティ担体に特許出願2009-185665（申請済み）可能となっている．一般的なセラミック材料に代表される無析，②活性基であるアミノ基密度の定量方法の確立，を行っよるケミカルバイオロジーの推進）

機材料とは異なり，我々が用いているポーラスポリマーは，た．成果として，①では，PEG型ポリマーは，親水性を有し，その合成が極めて簡便であり，生産コスト（特に，焼結等の非特異的タンパク質吸着を抑制できる一つの要因であること2009年のアクティビティー

高熱処理を用いない）も格段に低い．

がわかった．また，カルボキシル基に対する特異的な認識能ナノ～サブミリサイズまでの微細構造を精密に制御するこ2

特許

Novel separation media

Novel separation membrane

他7報

さらに，ポリマーである利点として，化学的な表面処理にを示したことから，標的タンパク質との相互作用を示唆するよる様々な機能化が可能である．例えば，特異的な吸着能重要な知見を得た．②では，簡易的な方法で，アフィニティ樹を持つ官能（性）基の付与，光触媒作用を有する無機材料の脂上のアミノ基密度，すなわち，生理活性物質の固定化率を付与，抗菌作用を有する基の付与など，マルチ機能を任意定量することが可能になった．これらの成果（Figure 3）は，今に付与することが可能である．

後新規アフィニティゲルの発展につながると期待できる．

Coexistence Activity Report 2009

その他，共同研究多数

招待講演等
細矢 憲（2009）（依頼講演）「目的別高分子多孔質体の開発と分離機能の検証 －超高性能分離から環境水浄化まで」分離機能とセンシング機能の化学」セミナー 2009 －新
しい測定・解析を目指した物理・化学機能の創出－（3月21日）Ta k u ya Ku b o（ 2 0 0 9 ）（ I n v i t e d l e c t u r e“ S e l e c t i ve

受賞等
久保 拓也
（助教）
，
第20回クロマトグラフィー科学会議，“優秀講演賞”（2009年11月）
森 朋子（博士2年），みちのく分析化学シンポジウム
2009，“ベストポスター賞”（2009年7月）
森 朋子，日本分析化学会東北支部，“平成21年度東北分析化学奨励賞”（2009年12月）

アクティビティレポート 20093