シクロデキストリンを利用した多機能性ナノファイバーの開発
生活資材開発課 藤牧寛城*1、吉田 巧～9 に維持したまま室温で 3 時間攪拌した。その後、少量

1. 緒言
グルコースが環状に繋がった構造を持つシクロデキスの H2O およびアセトンを加えて、1 日かけて沈殿を生じトリンは、環状構造の内部に親油性化合物を取り込むこさせた。ろ過を行い、トシル基が導入された β-シクロデとができる。この特性によって、予め薬物や香料などの機キストリンを精製した。

能性物質を取り込ませることで、内包物を徐放させ、持続時間を延長できる(Fig. 1)。また、悪臭や苦味成分を取り込2.2.2 シクロデキストリンへのアジ基の導入み、抑制させることもできる。ナノファイバーの超比表面

2.2.1 で合成したトシル基が導入された β-シクロデキス

積効果を利用して、高密度にシクロデキストリンを付加トリンを含む水溶液にアジ化ナトリウムを添加し、80°Cさせることができれば、様々な機能を有するナノファイで 4 時間攪拌し、アジド基が導入された β-シクロデキス

バーの実用化が可能になる。本研究では、ナノファイバートリン精製した。にシクロデキストリンを付加させる様々な手法を研究し、高密度にシクロデキストリンを付加したナノファイバーを試作し、その機能を評価する。

2.2.3 表面処理ナノファイバーと Linker 化合物の縮合10-ウンデシン酸を加えた CH2Cl2 溶媒に塩化チオニルおよび触媒量の DMF を加え、還流しながらで 5 時間攪拌した。反応後、減圧下で濃縮することで不純物を除去し、10-ウンデシン酸クロライドを得た。表面処理を行ったナノファイバーを 10-ウンデシン酸クロライドを添加した
CH2Cl2 溶媒に 10 時間浸漬した。最後にナノファイバーをCH2Cl2 で洗浄した。
2.2.4 表面処理ナノファイバーとシクロデキストリンのFig. 1 Function of Cyclodextrin
シクロデキストリンにはグルコースが 6 個結合した αシクロデキストリン、7 個結合した β-シクロデキストリ
ン、8 個結合した γ-シクロデキストリンがあり、環状構造の内部に包接する分子のサイズがそれぞれ異なるが、今回は最も安価な β-シクロデキストリンをまず用いて研究を進めた。
2. 実験方法
2.1 ナノファイバー不織布の作製
ポリエチレンテレフタレート(PET)をヘキサフルオロ2-プロパノール(HFIP)に 60 °C で溶解させ、15 wt%溶液を作製した。エレクトロスピニング法にて、ナノファイバーを作製した。
2.2 表面処理ナノファイバーへのシクロデキストリンの修飾
2.2.1 シクロデキストリンへのトシル基の導入
β-シクロデキストリンを含む水溶液に p-トシルクロライドおよび 1 mol/L 水酸化ナトリウムを添加し、pH を 8*1 現付加
tert-ブタノールと H2O を 1:1 で混ぜ合わせた溶媒にアジド基を導入した β-シクロデキストリン、硫酸銅五水和物および L-アスコルビン酸ナトリウムを加え、その溶液に表面処理を行ったナノファイバーを 9 時間浸漬させた。
最後に、シクロデキストリンが修飾されたナノファイバーを tert-ブタノールと H2O(=1:1)溶媒で洗浄した。
3. 実験結果および考察
高い比表面積を有するナノファイバーに対し、シクロデキストリンを効率よく修飾する方法を確立するために、その方法案をいくつか考案した。
前回までに案 I として、シクロデキストリンをポリマー化し、ナノファイバーを被覆する方法を考案しており、シクロデキストリンとジイソシアネートをナノファイバー表面上に被覆させたところ、ナノファイバーとポリマー間の硬さの違いが生じ、割れが生じることがわかっている。
そのため、案 II として、作製したナノファイバーに対し、UV 表面処理を行い、ナノファイバー表面に水酸基をものづくり研究開発センター
富山県產業技術硏究開発センタｰ硏究報吿 No.37 (2023)

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次に、表面処理したナノファイバーに Linker 化合物 1飾させる手法を行うこととした。
ポリマーはポリエチレンテレフタレート(PET)を採用を修飾した。方法として Linker 化合物 1 のカルボン酸をし、エレクトロスピニング法で作製した。均一な繊維径の酸塩化物に変換し、ナノファイバー表面上の水酸基と縮ナノファイバーが作製できていることをSEM 観察によっ合させることとした。Linker 化合物 1 と塩化チオニルをて確認した。

反応させ、反応液を減圧下で濃縮することで未反応の塩UV 表面処理を行ったナノファイバーと Linker 化合物化チオニルおよび生じた塩化水素を除去して、酸塩化物は水酸基とカルボキシル基のエステル化反応にて連結すを調製し、これを表面処理ナノファイバーと反応させた。

ることとし、Linker 化合物とシクロデキストリンは水溶続いて、Linker 化合物 1 の末端アルキンに対して、アジ液中でも反応することで知られているアジド基と末端アド基を導入したシクロデキストリン、硫酸銅五水和物おルキンのヒュスゲン環化付加反応を用いることとした

よび L-アスコルビン酸ナトリウムを反応させ、連結する(Fig. 2)。

ことができた(Scheme. 2)。
今後、作製したシクロデキストリンを付加したナノファイバーの包接能を調査していく必要がある。

Fig. 2 Modification method to nanofiber
はじめに、β-シクロデキストリンの構造変換を行った。
既知の手法を参考に、β-シクロデキストリンの水酸基の 1つを最終的にアジド基に置換するため、アジ化ナトリウ
ムによる SN2 反応を見据えて、まずは脱離能の高いトシルに置換してからアジド基の導入を行うこととした(Scheme. 1)。
p-トシルクロライドを加えて、微塩基性条件下で反応を行うことで、トシル化された β-シクロデキストリンを合成し、続いてアジ化ナトリウムを反応させて、アジ化されScheme. 2 Connection of nanofiber and cyclodextrin
4. 結言
表面処理を行ったナノファイバーと構造変換を行った
シクロデキストリンの間に Linker 化合物を化学的に結合させることで、シクロデキストリンが修飾されたナノファイバーを作製できた。
参考文献

Scheme. 1 Structural transformation of β-Cyclodextrin

1) 寺 尾 啓 二 他 : シ ク ロ デ キ ス ト リ ン の 応 用 技術,(2013) pp. 143-145

キーワード：シクロデキストリン、ナノファイバー、包接化合物

Development of Multifunctional Nanofibers Using Cyclodextrin
Life Materials Development Section; Hiroki FUJIMAKI*1 and Takumi YOSHIDA
Cyclodextrins can incorporate lipophilic compounds inside the cyclic structure. If cyclodextrin can be added at high density
by utilizing the ultra-specific surface area effect of nanofibers, nanofibers can be given various functions. In this study, we study
various methods for adding cyclodextrin to nanofibers and evaluate their functions.

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Reports of the Toyama Industrial Technology R&D Center No.37 (2023)