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廣田 夕貴*; 富永 大輝*; 川端 隆*; 川北 至信; 松尾 康光*
Bioengineering (Internet), 10(5), p.622_1 - 622_17, 2023/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Biotechnology & Applied Microbiology)Recently, it was reported that chitin and chitosan exhibited high-proton conductivity and function as an electrolyte in fuel cells. In particular, it is noteworthy that proton conductivity in the hydrated chitin becomes 30 times higher than that in the hydrated chitosan. Since higher proton conductivity is necessary for the fuel cell electrolyte, it is significantly important to clarify the key factor for the realization of higher proton conduction from a microscopic viewpoint for the future development of fuel cells. Therefore, we have measured proton dynamics in the hydrated chitin using quasi-elastic neutron scattering (QENS) from the microscopic viewpoint and compared the proton conduction mechanism between hydrated chitin and chitosan. QENS results exhibited that a part of hydrogen atoms and hydration water in chitin are mobile even at 238 K, and the mobile hydrogen atoms and their diffusion increase with increasing temperature. It was found that the diffusion constant of mobile protons is two times larger and that the residence time is two times in chitin faster than that in chitosan. In addition, it is revealed from the experimental results that the transition process of dissociable hydrogen atoms between chitin and chitosan is different. To realize proton conduction in the hydrated chitosan, the hydrogen atoms of the hydronium ions (H
O
) should be transferred to another hydration water. By contrast, in hydrated chitin, the hydrogen atoms can transfer directly to the proton acceptors of neighboring chitin. It is deduced that higher proton conductivity in the hydrated chitin compared with that in the hydrated chitosan is yielded by the difference of diffusion constant and the residence time by hydrogen-atom dynamics and the location and number of proton acceptors.
瀬古 典明; 玉田 正男; 吉井 文男
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 236(1-4), p.21 - 29, 2005/07
被引用回数：104 パーセンタイル：98.74(Instruments & Instrumentation)環境水から有害金属を取り除くことは環境負荷軽減の目的から重要なことである。放射線グラフト重合及び架橋技術を用いて作製した吸着材はこれらの金属に対して優れた吸着除去性能を示す。グラフト重合法は材料に汎用のフィルムや繊維などを用い、これらの既存の成型を保ったまま金属除去可能な官能基を容易に導入できる特色を持った技術である。この技術を用いてヒ素を除去するための吸着材を作製したとところ、市販の同タイプのものと比較して100倍の吸着速度で処理できることがわかった。また、アミドキシム型やイミノジ酢酸型の吸着材はホタテ貝中に濃縮されているカドミウムを効率的に除去できる。さらに、キチン,キトサンのような天然高分子をペースト状態で架橋させたものも吸着材としての使用が可能で、この吸着材は使用後生分解できる利点がある。
Wasikiewicz, J. M.; 長澤 尚胤; 玉田 正男; 三友 宏志*; 吉井 文男
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 236(1-4), p.617 - 623, 2005/07
被引用回数：54 パーセンタイル：94.94(Instruments & Instrumentation)電子線照射して架橋したカルボキシメチルキチン(CMCT)及びカルボキシメチルキトサン(CMCTS)ハイドロゲルの金属イオン吸着特性について研究した。これらのゲルは、さまざまな希金属イオンの中でスカンジウムイオンと金イオンの吸着能力が高く、2時間といった短時間でほぼ吸着が飽和した。特に金イオンの吸着について詳細に検討し、ラングミア式で算出した結果、乾燥ゲル1gあたりの金イオンの最大吸着量が、CMCTゲルで0.06
mol/g、CMCTSゲルで0.19mol/gであった。両ハイドロゲルは金カチオンの有効な吸着材である。
八木 敏明
第14回放射線利用技術セミナー; 広がる放射線の産業利用講演テキスト, p.67 - 72, 2004/10
生分解性プラスチックは、通常の使用に耐え、使用後は土壌中の微生物によって分解する環境に優しい高分子である。放射線橋かけが難しい生分解性プラスチック(ポリ乳酸など)や天然高分子の多糖類(デンプン,セルロース,キチン・キトサンなど)について、放射線による橋かけ構造を導入する技術開発を行った。ポリ乳酸は放射線橋かけにより、高温(160
C以上)にも耐える耐熱性が得られ、熱収縮材への応用が可能である。また、デンプンやセルロースなどは放射線橋かけにより、高吸水性多糖類ゲルが得られ、医療・福祉,農業,衛生用品などへの応用が期待できる。
Zhao, L.; 三友 宏志*; 吉井 文男; 久米 民和
Journal of Applied Polymer Science, 91(1), p.556 - 562, 2004/01
キチン及びキトサンをカルボキシメチル化したCM-キチン及びCM-キトサンは高濃度ペースト状照射により橋かけすることを見出した。橋かけ試料は、シート状に成形できゴム的弾性のあるものである。この厚み5mmのシートを5mm角程度に切り二価の銅イオンによる金属吸着の試験を行った。CM-キチン及びCM-キトサンゲルは、銅イオンの溶けた水溶液に浸すことにより、銅を吸着した。吸着性能は、CM-キチンゲル1は161mg/1g乾燥ゲルに対し、CM-キトサンは172mg/gであった。キトサン誘導体の方が吸着性能がやや優れている。溶離は酸性に移すことにより金属の脱着が起き、再利用が可能である。
Zhao, L.; 三友 宏志*; 吉井 文男; 久米 民和
Journal of Applied Polymer Science, 91(1), p.556 - 562, 2004/01
被引用回数：20 パーセンタイル：54.02(Polymer Science)水溶液中の金属イオンを捕集するため、カルボキシメチルキチン(CM-キチン)及びカルボキシメチルキトサン(CM-キトサン)のハイドロゲルをペースト状放射線橋かけにより合成した。CM-キチン及びCM-キトサンの最適な銅イオン吸着条件を求めた結果、pHは5.5,浸漬時間は2時間であった。銅イオンはpHを酸性側に移行させることにより脱着し、ゲルは再利用できることがわかった。CM-キトサンゲルによる銅イオンの最大吸着量は、グルタルアルデヒドの化学橋かけによる吸着よりも2倍ほど高く、172mg銅/1g乾燥ゲルという値を得た。この結果より、汚れた水や水道水からの微量の金属イオンの除去に有効な吸着剤になることが期待できる。
尾崎 卓郎; 木村 貴海; 吉田 善行; Francis, A. J.*
Chemistry Letters, 32(7), p.560 - 561, 2003/07
被引用回数：5 パーセンタイル：26.45(Chemistry, Multidisciplinary)構造が類似した生体高分子であるキチン,キトサン及びセルロースへのEu(III)の吸着挙動を、分配比測定法及び時間分解レーザー誘起蛍光法(TRLFS)により調べた。Eu(III)のキチン及びキトサンへの分配比はlogK
=2
4(g
cm
)であり、それらはセルロースへの分配比logK=0.53(gcm)より大きい。これらの生体高分子は類似した高分子構造を有するにもかかわらず、Eu(III)の配位環境は著しく異なることがTRLFSにより明らかになった。すなわち、キチンに吸着したEu(III)は内圏配位型,キトサンに吸着したそれは外圏配位型,セルロースに吸着したそれは、内圏型・外圏型の中間的な配位状態を示した。金属イオンと高分子との相互作用の解明には、高分子構造のみならず吸着イオンの水和構造の正確な把握も必要である。
Zhao, L.; 三友 宏志*; 長澤 尚胤; 吉井 文男; 久米 民和
Carbohydrate Polymers, 51(2), p.169 - 175, 2003/01
被引用回数：115 パーセンタイル：96.4(Chemistry, Applied)蟹やエビの殻から得られるキチンをカーボキシメチル化したCM-キチン、それを脱アセチル化したCM-キトサンに橋かけ構造を導入するため、10%以上のペースト状で照射した。放射線橋かけには30~40%の高い濃度ほど橋かけ収率が高く、これはセルロースやデンプン誘導体の橋かけと全く同じである。しかし得られるゲルシートの強度は、CM-キチン及びキトサンゲルの方が高い値を示す。橋かけによるゲル分率は、同じ照射線量で比較すると、CM-キチンの方がアセチル基が橋かけに寄与するためCM-キトサンよりも高い。オリジナルのキトサン試料には抗菌活性があり、橋かけによりゲル化させても抗菌活性が保持されていた。
