光で「分解」を自在にオンオフできる 賢いプラスチックを開発 ―丈夫さと分解性の両立を分子レベルで解明し、光によるQRコード描画にも成功―

2026-03-26 大阪大学

大阪大学などの研究グループは、光によって分解の進行を自在に切り替えられる新しい高分子材料を開発した。従来は「高強度」と「分解性」の両立が困難だったが、本材料では分子鎖に“動く環状構造”を組み込み、酵素の接近性を制御することで両立を実現した。さらに異なる波長の光で分解促進と抑制を切り替えられ、局所的な照射により表面にQRコードを描画することにも成功した。環境配慮型材料や医療・情報分野への応用が期待される。

光で「分解」を自在にオンオフできる 賢いプラスチックを開発 ―丈夫さと分解性の両立を分子レベルで解明し、光によるQRコード描画にも成功―
光照射による酵素分解の制御と局所的な光照射によるパターン生成

<関連情報>

光制御可能なポリエステルネットワークと可動式架橋構造によるオンデマンド酵素分解 Light-Programmable Polyester Networks with Movable Cross-Links for On-Demand Enzymatic Degradation

Xin Zhou,Jiaxiong Liu,Kenji Yamaoka,Ryohei Ikura,Akihide Sugawara,Go Matsuba,Hiroshi Uyama,and Yoshinori Takashima
ACS Nano  Published: March 25, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.5c19646

Abstract

The design of sustainable materials that integrates mechanical toughness with on-demand degradability remains a central challenge in the development of materials science. Here, we present a photoresponsive polyester capable of light-regulated enzymatic degradation through movable cross-links. The material consists of a poly(ε-caprolactone) backbone and inclusion complexes between photoisomerizable trans-stilbene (tSti) units and triacetylated γ-cyclodextrin (TAcγCD) units. Upon UV-A (λ = 350 nm) or UV-C (λ = 254 nm) irradiation, stilbene units undergo reversible transcis isomerization, repositioning cyclodextrin (CD) rings along the backbone and thereby switching the molecular coverage of enzyme-active ester groups. In the trans state, polyester segments are exposed, accelerating lipase-catalyzed degradation; in the cis state, ester groups are shielded, suppressing degradation. The switching is reversible under alternating UV-A/UV-C irradiation and absent in the linear control lacking movable rings, demonstrating that controllable CD positioning is essential for degradation control. This study introduces a molecular-coverage-based design rule that reconciles toughness and degradability for sustainable, environmentally benign polymers.

0504高分子製品
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