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分子の噛合わせで熱安定性の高い集合体を開発

2018-04-15 | 科学・技術
 東京大学平岡秀一教授らは、横浜市立大学、大阪大学の研究グループと共同で、ファンデルワールス力などの弱い分子間相互作用だけを利用し、水の沸点をはるかに超える150℃でも安定な自己集合体を水中で作ることに成功した(4月9日、プレスリリース)。
 ファンデルワールス力(vdW)力は原子や分子間に普遍的に働く相互作用である。最も弱い分子間相互作用のため、物質の安定性を支配するほどの役割を果たすとは考えられていなかった。
 研究グループは、家具を作るに木材の噛合わ「ほぞ」に着目し、凹凸の分子表面をもつ歯車状の両親媒性分子を「分子ほぞ」として設計し、これを水中でお互いに密に噛み合わせることで箱型の集合体(ナノキューブ)を形成した。構造の異なる歯車状分子からなるナノキューブの安定性を調べた結果、vdW力、弱い静電力、疎水効果を組み合わせたときに、はじめて極めて熱安定性の高い集合体が得られることが明らかになり、vdW 力の重要性が示された。これより、”分子を噛み合わせる”という新たな概念により新物質の創成やタンパク質などの生体分子の熱安定性の向上が期待される。
 ◆分子を噛み合わせる
 「分子ほぞ」と名付ける。
 歯車のような構造を持つヘキサフェニルベンゼンに親水性、疎水性の置換基を導入することで、構造の異なる四種類の分子ほぞを設計した。それぞれの分子ほぞは水中でお互いが密に噛み合うように自発的に集合し、立方体型の集合体「ナノキューブ」を構築した。
 1つのナノキューブ(BM)の分解温度が130℃と水の沸点を超えるほど高くなる。BM の分解温度はほとんどの超耐熱性タンパク質の分解温度よりも高く、タンパク質とは全く異なる分子構造からも、弱い相互作用のみを利用して熱安定性の高い集合体を形成できることが明らかとなった。さらに、BM の内部に存在する空隙を疎水分子で充填すると、分解温度が150℃以上まで向上し、超耐熱性タンパク質の中の最高温度(148.5 °C)を超えた。

 朝は雨、後に晴れ。風が強い。最高気温は20℃とか。
 玄関横のお庭に、”フッキソウ”の花が咲いている。お庭の前はブロックの塀で、通りからは隠れて見えない。
 茎頂に穂状花序の雄花、雌花が付く。雄花・雌花ともに白色で花弁が無く、雄花は茶色の太い4本の雄蕊を持ち、雌花は2本の花柱を持った子房がある。雄花は花序の先に沢山で、雌花はその下に付く。多数の葉が茎にラセン状に付く。因みに、花の姿は、”ヒトリシズカ”に似ている。
 名(フッキソウ:富貴草)の由来は、青葉が絶えない常緑性から、その姿を繁栄に擬えたとされる。別名も縁起が良い、キッショウソウ(吉祥草)、キチジソウ(吉事草)。
 フッキソウ(富貴草)
 別名:吉祥草(きっしょうそう)、吉事草(きちじそう)。
 ツゲ科フッキソウ属
 学名:Pachysandra terminalis
 原産地は日本、中国
 開花時期は4月~5月