東京農工大学は、細胞の様な鋳型を用いて1/100mmスケールのミクロなゼリー球を作製し、そのゼリー球の硬さを測ることにより、ゲル化させる際の鋳型のサイズによってゼリーの硬さが大きく変化することを発見したと発表した。
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(a)ミクロゲル作成法を示す模式図 (b)ひとつのミクロゲルの硬さを測定するため細長いマイクロキャピラリーで引っ張る様子を示した顕微鏡画像(出所:東京農工大ニュースリリース)
同研究は、東京農工大学大学院工学研究院先端物理工学部門の柳澤実穂テニュアトラック特任准教授、大学院生の酒井淳氏、村山能宏准教授、慶應義塾大学理工学部生命情報学科の藤原慶専任講師、九州大学先導物質化学研究所の木戸秋悟教授らの研究グループによるもので、同研究成果は、3月15日付でアメリカ化学会誌「ACS Central Science」オンライン版に掲載された。
ゼラチンからなるミクロなゼリー(以下、ミクロゲル)は、食品や化粧品、医薬品など、日用品には欠かせない物となっている。それらの食感や質感、強度などの機能を強く支配する力学的性質は、ミクロゲルが分散した水溶液や大きなゲルに対してはよく知られているものの、ひとつのミクロゲルが示す力学的性質は測定が困難で、詳細な解析が渇望されていた。
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同研究成果の概要(出所:東京農工大ニュースリリース)
同研究では、非常に細いマイクロキャピラリーを用いてミクロゲルを引っ張ることにより、 ひとつのミクロゲルの硬さを測定することに成功した。そして、ゼラチンがゲル化する際に、脂質膜で覆われたマイクロメートルサイズの空間に閉じ込められていることで、ゲル化後の硬さが通常の大きなゲルに比べて10倍程度上昇することが見出された。さらに、このミクロゲルの分子構造を調べたところ、通常のゼラチンが作る三重らせん構造だけではなく、βシート構造と呼ばれるユニットが連なった構造も同時に作っていることがわかり、この構造変化によってゲルが硬くなっていることが明らかになった。
ミクロゲルは、細胞を支える骨格としても機能していることから、同成果は細胞内の生体高分子ゲルの特性解明に貢献できると期待される。また、ゲルの硬さを利用した機能性材料の設計に新しい視点を与え、今後の食品・医薬品・化粧品として活用されるミクロゲル材料の創成へ応用されることが期待されるということだ。
