【発表のポイント】

• ナノサイズで3つの「顔」を持つ「アシュラ粒子」の作製法を発見。
• 組み合わせるポリマーの種類により粒子のナノ構造を自在に制御。
• 実験結果を再現・予測できる数理モデルの構築にも成功。
• アシュラ粒子を用いた塗料の光学特性の制御や免疫診断技術の高感度化などへの貢献が期待される。

【概要】

東北大学材料科学高等研究所藪浩准教授（ジュニアPI）、西浦廉政特任教授、および旭川医科大学寺本敬准教授らのグループは、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ました。

ポリマー微粒子は塗料などに混合して光の散乱を抑制したり、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、多様な用途に用いられています。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を高度に制御することが求められており、ポリマー微粒子の表面構造制御が重要となってきています。中でも、2つの異なる表面を持ち、ローマ神話において2つの顔を持つ神の名前に由来する「ヤヌス粒子」など異なる材料表面を持つポリマー微粒子は、異なる物性を一つの粒子で実現できることから、次世代のポリマー微粒子材料として期待されています。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ました。しかし、従来の手法では、その表面形状や内部構造を精密に制御することは困難でした。

研究グループはこれまで独自の微粒子作製法により、ポリマーの相分離を利用して微粒子の内部にナノ構造を形成する研究を行ってきました。今回、表面張力の異なる8種類のポリマーを複数種組み合わせることにより、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種の場合、ヤヌス型の相分離構造が得られること、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ること、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ました。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ました。

研究グループが開発したアシュラ粒子およびその他のポリマー粒子群は、塗料やフィルムなどに混合することによりその光学特性を向上させたり、異なる生体分子を各表面に結合させることで、免疫検査や診断の高感度化や多様化に貢献する材料となることが期待されます。

詳細（プレスリリース本文）

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藪　浩
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東北大学材料科学高等研究所
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