東北大学の藪浩准教授らの研究グループは旭川医科大学と共同で、ナノサイズの粒径を持ち、3つの異なる「顔」を持つ「アシュラ粒子」を含む多様なナノ構造を持つポリマー微粒子の作製法を発見し、さらに実験結果を再現・予測できる数理モデルの構築にも成功した。

 ポリマー微粒子は塗料への混合による光の散乱抑制、ディスプレイの厚みを規定するスペーサーや潤滑剤、免疫検査・診断用の担体など多様な用途がある。近年、これらの用途ではポリマー微粒子の光学特性や表面特性の高度な制御が求められている。従来ポリマー微粒子は乳化重合などにより、単一のポリマーから均一な粒径の微粒子を作製する手法が盛んに研究されてきたが、その表面形状や内部構造の精密な制御は困難だった。

 研究グループは今回、表面張力の異なる8種類のポリマーを用意し、そのうち2種類を組み合わせてみた。表面張力が近いポリマーの組み合わせでは、ポリマーの相分離により、2つの異なる表面を持つヤヌス型の相分離構造が得られ、表面張力が大きく違うとコア−シェル型の相分離構造が形成された。さらに表面張力が同程度の3種のポリマーを組み合わせると、それぞれのポリマーが表面の1/3を占め、3つの異なる「顔」を持つ「アシュラ粒子」が形成されることを初めて発見した。同時に、独自の数理モデルにより、これらの実験結果を再現・予測できることを証明した。

 今回開発したアシュラ粒子などのポリマー粒子群は、塗料やフィルムなどへの混合による光学特性の向上、異なる生体分子の各表面への結合による免疫検査や診断の高感度化や多様化など、多方面での貢献が期待される。

論文情報:【ACS Omega】Ashura Particles: Experimental and Theoretical Approaches for Creating Phase Separated Structures of Ternary Blended Polymers in ThreeDimensionally Confined Spaces

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