东京大学、东京农业技术大学和京都大学的研究小组从虫牙真菌的酶中成功开发出一种环保且具有优异耐热性的树脂,并将研究成果发表在《科学报告》上”。
目前,以可再生植物生物质为原料的“生物基塑料”的开发需求旺盛。使用天然存在的高分子量多糖的传统生物基塑料合成方法破坏了原有的键和结构,没有利用生物质的特性。此外,淀粉、纤维素等高分子多糖类存在不具备塑料所必需的“热塑性”的问题。
研究小组着眼于虫牙真菌产生的菌斑(生物膜)是一种多糖,并利用这种酶,一种高分子量多糖“α-1,3-”,其结合方式既不是纤维素也不是淀粉. 成功合成“葡聚糖”。它不溶于水,易于回收,是一种环保的合成方法。
由此还明确,α-1,3-葡聚糖分子结构中的三个羟基被酯基取代的“α-3-葡聚糖酯衍生物”具有高耐热性。其熔点约为1,3~300℃,超过了典型石油合成塑料聚乙烯的340℃和聚对苯二甲酸乙二醇酯的120℃。
还发现α-1,3-葡聚糖本身不具有热塑性,但在成为α-1,3-葡聚糖酯衍生物时显示出高的热塑性。用该衍生物成型的薄膜的断裂强度超过40MPa,由于耐热性和机械性能优异,有望用作工程塑料。此外,由于α-1,3-葡聚糖是最初在口腔中合成的生物膜,因此可用作口服材料/医用材料。
在这项研究中,我们还通过在体外合成时将反应温度降低到 15°C,成功地生物合成了超过 70 的巨大聚合物。今后,随着聚合物的大规模合成方法的确立,我们计划开发使用衍生物的高强度和高耐热性的注射成型产品。