�@ 研究背景
　多数のモノマーが鎖状で繰り返し連なった高分子は、繊維や樹脂として自動車、医療など幅広い分野で用いられ、私たちの生活に欠かせない材料となっています。しかし、日常的に使用されている高分子材料はその鎖の長さ（分子量）や周期構造（シークエンスや立体規則性）などの制御があまりできておらず、様々な高分子の鎖が混じった混合物となっています。そのため、望みの高分子を分離精製することが必要になっています。しかし、末端構造のみ異なる高分子の分離は、高分子の鎖長が長くなればなるほど、末端の影響が薄れていくため、既存の技術では非常に困難でした。高分子材料のさらなる物性改善や新しい機能開発のために、末端基の改変・修飾をすることはますます重要になってきており、信頼性の高い高分子分離技術の開発が長年望まれてきました。
　代表的な高分子材料の一つであるポリエチレングリコール(PEG)(注3)は水への溶解性が高く、毒性や変異原性がないことから、様々なタンパク質や糖鎖に結合させたり、体内で薬を運ぶ（ドラッグデリバリー）媒体に用いたりと、バイオ分野で多く応用されています。また、固体状態で非常に高いリチウムイオン伝導性を示すことから、全固体二次電池にも活発に利用されています。これらの応用には、PEGの末端基(OH基)を様々な官能基で修飾した修飾PEG試薬が必要になりますが、修飾反応の煩雑さや分離技術が未発達であることから、高純度の修飾PEGの価格は１ｇで数十万円以上するものも多く、90%程度の純度で市販されている場合もあります。今後、医療や電池など新技術を支える材料として、末端修飾PEGを識別・分離する技術の開発が特に課題となっていました。
�A 研究内容
　本研究では、金属イオンとそれをつなぐ有機物からなり、規則的なナノサイズの空間を有する多孔性金属錯体（MOF）に着目しました。MOFは以前からガスや低分子化合物の吸着・分離に用いられており、今回はその有効性を高分子材料にも広げる目的で研究を行いました。
　実験では、細孔のサイズが直径0.57 nmのMOFを吸着剤として、液体状態にしたPEGが細孔内に導入されるかどうかを調べました。その結果、未修飾（末端基はOH）のPEGは細孔内に効率よく取り込まれるのに対し、末端をトリチル基（サイズ = 0.72 nm）で修飾したPEGは全く吸着されないことが分かってきました。興味深いことに、モノマーの繰り返しが数百個以上もある巨大なPEGを用いても同じ結果が得られ、修飾・未修飾PEGの混合物から欲しいPEGを99％以上の純度で分離できることも実験的に明らかにしました。
　そこで、名古屋大の長岡正隆教授、滋賀大の高柳昌芳助教と協力して、分子動力学法（注4）によるシミュレーションを行うと、二つのPEGの吸着挙動の違いが再現されました。このことから、高分子中のわずか数百分の1の違いであっても、MOFによるPEGの精密分離が可能であることが示されました。
　今回の研究では、末端基の構造がよく似ている系（ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基）でも、MOFを用いるとその違いを確実に識別できることが分かりました。動的で柔軟な細孔を有するMOFを利用することで、従来はあり得なかった高性能分離も可能にしました。これらの結果から、MOFの空間を合目的に設計すれば、様々な末端官能基化PEGを高効率に分離、提供できることが示されました。
�B 社会的意義・今後の予定
　本研究により、目的に合わせてMOFを設計し細孔のサイズを制御すれば、末端修飾PEGを高純度に分離できることが分かりました。学術的のみならず産業的にも波及効果が非常に大きい成果と言えます。今後、MOFをカラムに充填したクロマトグラフィー(注5)による分離システムを検討し、産業界への応用も視野に入れた研究を展開します。
　また、本手法はPEGの分離のみにとどまらず、多くの高分子材料（ポリシロキサン、ポリエステル、ポリアミド）や油脂（脂肪酸、ワックス）、機能性巨大分子への展開が可能です。これら機能性化合物の精密分離に向けた共同研究を様々な企業と行うことで、多彩な有用物質が高純度で安価に提供可能になることから、医療材料ほか化学・高分子材料開発への幅広い応用が期待できます。