2024-10-30 大阪大学
大阪大学大学院理学研究科の大学院生のLiu Jiaxiongさん（博士後期課程）、髙島 義徳 教授、以倉 崚平 特任助教（常勤）、山岡 賢司 特任助教（常勤）ら、大学院工学研究科の宇山 浩 教授、菅原 章秀 助教ら、共栄社化学株式会社の研究者らの研究グループは、生分解性ポリマーに特異な分子設計・材料設計を施し、従来の8倍もの材料の強靭性（安定性と長寿命化）を実現しました。また、得られた生分解性ポリマーにおいては、生体触媒であるリパーゼを用いた酵素触媒分解、20倍の分解速度向上、ポリマー材料の再構築を実現し、当材料を循環させることに成功しました。分解後の低分子量体が互いに結合していく再重合によるリサイクルが可能なだけでなく、別種のポリエステルや無機ポリマーを分子レベルで組み込む共重合によるアップサイクル4を実現しました。
これまでに生体触媒のリパーゼを用いたポリ（ε-カプロラクトン）（PCL）の酵素触媒分解および再重合は宇山教授より報告されていました。この生体触媒技術を活用しつつ、かつ社会実装に適した分子量の高いPCLにて、分解性と強靭性、さらにはリサイクルを両立するためには、PCL自身の分子設計・材料設計を改良する必要がありました。
今回、研究グループは、「紐が輪を貫通した構造」を有する可動性架橋を生分解性ポリマーへ導入に成功し、3R（強靭性によるReduce、再成形性によるReuse、酵素触媒分解･再重合によるRecycle）に加えて、分解物に新たな価値を付与するアップサイクルを実現しました。これにより、使用後のポリマー材料が、廃棄物でなく、再利用・更なる価値の付与が可能な資源として再定義されることで、資源循環における新たな視点･価値を提供するゲームチェンジャーとなることが期待されます。
本研究成果は、Cell Press「Chem」に、10月30日（水）午前1時（日本時間）に公開されました。
図：生体触媒であるリパーゼを用いたポリマー材料の資源循環
