京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

　ナノ球状超分子構造であるリポソーム(人工細胞膜)は、その球殻となる膜の流動特性(ゆらぎ)がタンパク質等重要な生体分子との相互作用を発現する起源となっており、バイオ工学などの分野への応用が期待されるバイオ材料です。この相互作用に伴う相転移状態の変化はバイオ熱化学反応として検出できると考えられ、リポソームを固体熱化学センサ検知部に良好に固定化することで上記のバイオ熱化学反応検知が可能になるものと思われます。我々はPt薄膜をボロメータ材料として用いた抵抗ボロメータ・ブリッジ回路からなる熱検知センサを作製し、リポソームを表面固定化してバイオ熱化学反応検知を行っています。

■研究の概要

　マイクロプラスチックに代表される使用済みプラスチックがもたらす環境汚染が深刻視されています。この原因の一つとして、プラスチックの低いリサイクル性が挙げられています。ほとんどのプラスチックは、加熱して溶融成形されていますが、その際に高分子鎖の熱分解を伴うため、成形加工を繰り返すと物性が低下してしまいます。本シーズの高分子材料は、加熱ではなく加圧によって常温付近で成形加工が可能なため、高分子鎖の熱分解が生じません。よって、省エネルギー成形（CO₂排出低減）とリサイクル性の向上を同時に達成することができる全く新しい概念によって創成された高分子材料です。また、再生可能資源から合成することができ、生分解性を有しているため、環境負荷も低減可能な次世代の高分子材料です。

■研究の概要

液体、固体のいわゆる凝縮相にある物質は必ず表面を持ちます。それらの物質相は、分子間の相互作用で結びつきあっているため、表面積を拡大させようとすると外部から仕事（エネルギー）を加える必要があります。これが表面張力の起源となります。表面張力は、ギブズエネルギーの表面積に関する微分係数で表される熱力学量ですが、液体の表面張力については古くから多くの測定方法が用いられてきました。しかし、液体表面を固体により引っ張って面積を拡大する力を測定する、あるいは標準物質を使った相対測定が一般的であり、エマルジョン、高分子溶液などの複雑な物質系については使用する固体表面への吸着により正確な表面張力の値を得ることは困難です。本研究では、ガラス細管に空気圧を加え、先端に作った泡（メニスカス）を凹レンズとして用い、細管に通したレーザー光の屈折の程度を外部光学系により測定し、メニスカスの曲率半径と印加した空気圧から表面張力の絶対測定をする方法（光学的泡圧法）を開発しました。
〇光学的泡圧法による表面張力測定の原理
　試料に挿入した細管先端に空気圧Pを与えると、曲率半径Rのメニスカスが生じ、Rと空気圧から静水圧Psを引いた値、表面張力γとの間でYoung-Laplaceの式が成り立ちます。開発した装置では、外部レンズがピンホールに焦点を結ぶと光検出器の出力電圧が最大になり、それらの距離L₁、L₂、外部レンズの焦点距離f、試料の屈折率nからRを決定でき、Young-Laplaceの式を用いて表面張力を決定できます。