51探花

【本学研究者情报】

〇工学研究科　応用化学専攻　助教　朱 慧娥

【発表のポイント】

• ムール贝にみられる接着タンパク质を模倣し、优れた抗酸化性を有する超分子^注1接着剤を开発した。
• 少量の水を添加することにより、様々な基板に対し低分子でありながら高分子に匹敌する接着力を示した。
• 水素结合^注２は可逆的に働くため、繰り返し利用することが可能である。

【概要】

自在に接着および剥离ができ、再利用可能な"スマート接着剤"の开発が注目を集めています。その材料の一つに、ムール贝などが荒波に流されないよう岩に强固に张りつくために分泌するカテコール^注３があります。しかしカテコール由来の接着剤は、様々な異種材料間の接着に有利である一方、酸化されやすく、しかも不可逆的であるため、接着強度の低下や再利用が困難などの課題がありました。今回、东北大学大学院工学研究科の朱慧娥（しゅ けいが）助教、三ツ石方也（みついし まさや）教授と山形大学大学院理工学研究科の宮瑾（ぐん じん）准教授らは、疎水性の环状シロキサン^注４にカテコールとカルボキシ基を同时に导入することで、优れた抗酸化性が期待される超分子を开発し、高接着かつ再利用可能性を有する"スマート接着剤"の开発に成功しました。バイオミメティックな化学を基础として、単纯な分子构造设计と简単な合成方法による超分子接着剤の开発は、将来、海洋接着剤や生体接着剤など様々な分野での応用が期待されます。

本研究成果は2022年2月15日(米国時間)に米国化学会発行の科学誌「ACS Applied Polymer Materials」でオンライン公開され、Supplementary Coverにも選出されました。

図１ 今回開発した超分子接着剤の分子構造。１つの环状シロキサンに4つのカテコール基とカルボキシ基が導入されている。水添加により分子間で可逆的な水素结合のネットワークが形成される結果、抗酸化性や再利用可能といった接着特性があらわれる。

【用语解説】

注1 超分子
上述の水素结合を含む非共有結合性相互作用によって集合体を形成する分子。低分子であっても高分子のようなふるまいを示す超分子を超分子ポリマーと呼ぶ。

注2 水素结合
电気阴性度が大きな原子（阴性原子）に共有结合で结びついた水素原子が、近傍に位置した窒素、酸素、硫黄、フッ素、π电子系などの孤立电子対とつくる非共有结合性の引力的相互作用。通常の共有结合より弱い非结合性であるため、くっついたりはずれたりと可逆的なふるまいを起こすことが可能である。

注3 カテコール
水中接着を示すイガイやムール贝の接着たんぱく质の成分として知られている官能基。フェノール类の一种で、ベンゼンの隣り合う２つの水素が水酸基に置换した有机化合物である。

注4 环状シロキサン
ケイ素と酸素の厂颈-翱-厂颈结合からなるシロキサン结合を有し、ケイ素を反応点として有机机能団を有する有机无机ハイブリッド材料の一种。化学式は(搁₂SiO)_nである。Rは有機置換基であり、ビニル基などの反応性置換基の場合、环状シロキサンへの機能団の導入が可能となり、機能性材料への応用が期待される。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学工学研究科 応用化学専攻
助教 朱 慧娥（しゅ けいが）
電話: 022-795-7231
E-mail: zhuhuie*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院工学研究科
情報広報室 担当 沼澤 みどり
電話: 022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）