【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23KT1235

利用課題名 / Title

水と生体分子が織りなす相互作用の解明

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

水,多価アルコール,粒径,X線回折/ X-ray diffraction

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

白神 慧一郎

所属名 / Affiliation

京都大学　大学院農学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

井上良幸

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KT-310：X線回折装置
KT-313：ゼータ電位・粒径測定システム

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

多価アルコールは水と強く相互作用し、糖などの他の低分子に比べて極めて大きい水和能力を示すことが分光学的・熱力学的研究によって明らかになっている。多価アルコールの中でも、特にプロピレングリコール(PG)、ブチレングリコール(BG)やジグリセリン(DiGL)はとりわけ大きい水和能力を示すものの、その一方で、グリセリン(GL)は多価アルコールの中では水和能力に劣るものの吸水性(=水とのなじみやすさ)には優れていることも知られている。そこで我々は、PG、BGやDiGLは溶液中で水分子と水素結合を形成して水和水を多く携えるのに対し、GLではGL…GLの分子間水素結合が発達した結果、GLが作る“カゴ”の中にバルク水を収容することで、高い吸水性を実現している可能性があると考えた。本研究では、主に動的光散乱を用いて平均粒径を観測することで多価アルコールが水中でどのような構造をとっているかを理解することを目指す。

実験 / Experimental

超音波を用いて脱気した後、ポア径0.22 μmのフィルターを通した4種類の多価アルコール水溶液（PG、BG、DiGL、GL）を用意し、ゼータ電位・粒径測定システムC13を用いて平均粒径の測定を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

分子間で水素結合を形成することで、GLは他の3種類の多価アルコールに比べて有効平均粒径が大きくなることを期待していたが、全ての多価アルコール水溶液において平均粒径に有意な差は認められなかった。ただし、約0.35 nm程度であると見積もられる(孤立した)多価アルコール分子の粒径が正しく実験的に観測されなかったことから、動的光散乱を用いて多価アルコールの平均粒径を求めることは原理的に困難である可能性がある。
その理由としては、[i]溶媒(水)の屈折率は1.33であるのに対して多価アルコールの屈折率は1.43程度とされており、屈折率差が小さく十分な散乱強度を得ることができないこと、ならびに[ii]この装置で観測可能な最小粒径は~0.6 nmであり、今回の測定対象物の粒径がその範囲外にあること、などが考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件