多孔性無機粒子の縫い込み型導入による高強度機能性ゲルの創製

• 研究課題/領域番号: 24750213
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 三友 秀之 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (50564952)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: ハイドロゲル / 高強度化 / 複合材料 / 光学的機能 / 金ナノ粒子 / 表面増強ラマン散乱 / 距離制御 / ゲル / 縫い込み型 / 物性

研究成果の概要

ハイドロゲルの機能性材料化を目指し、強度の向上と光学的機能の賦与に取り組み以下の成果を得た。
１．多孔性無機粒子と有機高分子鎖とが縫い込み型で複合化した高分子ゲルを作製した。1um以下の粒子径の多孔性材料を用いると変形性を損なうことなく高強度化できることを見いだした。
２．固体基板上に金ナノ構造を形成し、その基板の上で重合を行うことで金ナノ構造体が表面に転写されたポリアクリル酸ゲルを得た。ゲルの膨潤状態を変化させることで、金ナノ構造を可逆的に制御することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Enzymatic synthesis of a DNA Triblock copolymer composed of natural and unnatural nucleotides (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mitomo, Yukie Watanabe, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, and Kuniharu Ijiro,
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 10 号: 2 ページ: 455-460
  • DOI: 10.1002/asia.201403108
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Encapsulation of a gold nanoparticle in a DNA origami container, (2015)
  • 著者名/発表者名: Akinori Kuzuya, Masafumi Kaino, Mirai Hashizume, Kazuki Matsumoto, Takeaki Uehara, Yasutaka Matsuo, Hideyuki Mitomo, Kenichi Niikura, Kuniharu Ijiro and Yuichi Ohya
  • 雑誌名: Polymer J. 巻: 47 号: 2 ページ: 177-182
  • DOI: 10.1038/pj.2014.128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Janus-Like Gold Nanoparticles with Hydrophilic/Hydrophobic Faces by Surface Ligand Exchange and Their Self-Assemblies in Water (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Iida, Hitoshi Kawamura, Kenichi Niikura, Takashi Kimura, Shota Sekiguchi, Yasumasa Joti, Yoshitaka Bessho, Hideyuki Mitomo, Yoshinori Nishino, and Kuniharu Ijiro
  • 雑誌名: Langmuir 巻: - 号: 14 ページ: 4054-4062
  • DOI: 10.1021/la504647z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amphiphilic Gold Nanoparticles Displaying Flexible Bifurcated Ligands as a Carrier for siRNA Delivery into the Cell Cytosol (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Niikura, Kenya Kobayashi, Chie Takeuchi, Naoki Fujitani, Shuko Takahara, Takafumi Ninomiya, Kyoji Hagiwara, Hideyuki Mitomo, Yoshihiro Ito, Yoshihito Osada, and Kuniharu Ijiro,
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 6 号: 24 ページ: 22146-22154
  • DOI: 10.1021/am505577j
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNAミメティクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之、居城 邦治
  • 雑誌名: 日本画像学会誌 巻: 53 ページ: 199-206
  • NAID: 130004800891
• [雑誌論文] Enhanced Cellular Uptake of Amphiphilic Gold Nanoparticles with Ester Functionality (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, K. Niikura, C. Takeuchi, S. Sekiguchi, T. Ninomiya, K. Hagiwara, H. Mitomo, Y. Ito, Y. Osada and K. Ijiro
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 10 ページ: 1265-1267
  • DOI: 10.1039/c3cc48532c
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA-templated plasmonic Ag/AgCl nanostructures for molecular selective photocatalysis and photocatalytic inactivation of cancer cells (2013)
  • 著者名/発表者名: 王 国慶・三友 秀之・松尾 保孝・島本 直伸・新倉 謙一・居城 邦治
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry B 巻: 1 号: 43 ページ: 5899-5907
  • DOI: 10.1039/c3tb20954g
  • 査読あり
• [雑誌論文] 塩基配列選択的な金属化によるナノギャップ構造形成に向けた鋳型DNAの作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三友秀之・渡辺雪江・松尾保孝・新倉謙一・居城邦治
  • 雑誌名: 高分子論文集 巻: 70 号: 7 ページ: 337-340
  • DOI: 10.1295/koron.70.337
  • NAID: 10031188190
  • ISSN: 0386-2186, 1881-5685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sub-100 nm Gold Nanoparticle Vesicles as a Drug Delivery Carrier enabling Rapid Drug Release upon Light Irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Niikura, N. Iyo, Y. Matsuo, H. Mitomo, and K. Ijiro
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 5 号: 9 ページ: 3900-3907
  • DOI: 10.1021/am400590m
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生物に学ぶ動的に色を変えるナノ構造材料 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之、居城 邦治
  • 雑誌名: 工業材料 巻: 61 ページ: 40-43
• [雑誌論文] 生物のナノ構造が紡ぐ多彩な色彩を模倣したバイオミメティク材料 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三友秀之、島本直伸、居城邦治
  • 雑誌名: 表面技術 巻: 64 号: 1 ページ: 9-14
  • DOI: 10.4139/sfj.64.9
  • NAID: 10031148103
  • ISSN: 0915-1869, 1884-3409
• [雑誌論文] Nanopattern fabrication of gold on hydrogels and application to tunable photonic crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: Naonobu Shimamoto, Yoshito Tanaka, Hideyuki Mitomo, Ryuzo Kawamura, Kuniharu Ijiro, Keiji Sasaki, Yoshihito Osada
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 24 号: 38 ページ: 5243-5248
  • DOI: 10.1002/adma.201201522
  • 査読あり
• [学会発表] Amphiphilic Gold Nanoparticles: Design of Bifurcated Surface Ligands for siRNA Delivery into the Cell Cytosol (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenya Kobayashi, Hideyuki Mitomo, Chie Takeuchi, Naoki Fujitani, Shuko Takahara, Takafumi Ninomiya, Yoshihiro Ito, Yoshihito Osada, Kenichi Niikura, Kuniharu Ijiro
  • 学会等名: The 15th Ries-Hokudai International symposium
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-12-16 – 2014-12-17
• [学会発表] Preparation of tunable plasmonic device using hydrogels (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mitomo, Kenta Horie, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, Takeharu Tani, Masayuki Naya, Kuniharu Ijiro
  • 学会等名: Asia NANO 2014
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-29
• [学会発表] DNAブラシを鋳型とした金属パターニング (2014)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之, 鈴木 康修, 中村 聡, 松尾 保孝, 新倉 謙一, 居城邦治
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス（長崎県長崎市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Metal array structures on the stimuli-responsive gel (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mitomo, Kenta Horie, Naonobu Shimamoto, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, and Kuniharu Ijiro,
  • 学会等名: SPIE. optics+photonics
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] ３次元金属パターニングに向けたDNAブラシの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之, 鈴木 康修,中村 聡, 松尾 保孝, 新倉 謙一, 居城 邦治
  • 学会等名: 第24回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [学会発表] 高感度ラマン分光法に向けたハイドロゲルによる金ナノ粒子間距離の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之, 堀江 健太, 島本 直伸, 松尾 保孝, 新倉 謙一, 長田 義仁, 居城 邦治
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都市）
• [学会発表] ハイドロゲルと金ナノ粒子を用いた動的表面増強ラマン散乱基板の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之, 堀江 健太, 王 国慶, 松尾 保孝, 新倉 謙一, 谷 武晴, 納谷 昌之, 居城 邦治
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス（京田辺市）
• [学会発表] Hybridization of inorganic matters to polymer gels for enhancing the strength and functionality (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mitomo, Naonobu Shimamoto, Ken-Ichi Sano, Yoshihito Osada, and Kuniharu Ijiro
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Soft Materials
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] Dynamic Control of the Distance between Metal Nanostructures by using Polymer Network (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mitomo, Kenta Horie, Naonobu Shimamoto, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, and Kuniharu Ijiro
  • 学会等名: The 14th RIES-HOKUDAI International Symposium
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] 高感度ラマン分光法に向けたハイドロゲル上での金ナノ粒子間距離の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀江 健太、三友 秀之、島本 直伸、松尾 保孝、新倉 謙一、長田 義仁、居城 邦治
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県草津市）
• [学会発表] ゲルの強度・機能性を向上させる無機物質の複合化方法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之、島本 直伸、佐野 健一、長田 義仁、居城 邦治
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県草津市）
• [学会発表] 多孔性無機粒子を用いた高強度化有機・無機複合材料の創成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之、佐野 健一、長田 義仁、居城 邦治
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市）
• [学会発表] Enhancement of the mechanical properties of the gels by porous inorganic particles (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Mitomo, K.I. Sano, K. Ijiro, and Y Osada
  • 学会等名: 9th international Gel Symposium -Gelsympo 2012-
  • 発表場所: 筑波国際会議場（つくば市）
• [学会発表] Fabrication of metal thin film micro pattern on hydrogels for photonic applications (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Shimamoto, Y. Tanaka, H. Mitomo, T. Hayashi, R. Kawamura, H. Akimoto, K. Ijiro, K. Sasaki, and Y. Osada
  • 学会等名: 9th international Gel Symposium -Gelsympo 2012-
  • 発表場所: 筑波国際会議場（つくば市）
• [学会発表] ハイドロゲルによる金ナノ粒子間距離の制御
  • 著者名/発表者名: 堀江 健太,三友 秀之, 島本 直伸, 松尾 保孝, 新倉 謙一, 長田 義仁, 居城 邦治
  • 学会等名: 日本化学会北海道支部2013年夏季研究発表会
  • 発表場所: 北見工業大学（北見市）
• [学会発表] 高感度ラマン分光法に向けたハイドロゲルを用いた金ナノ粒子の距離間制御
  • 著者名/発表者名: 堀江 健太、三友 秀之、島本 直伸、松尾 保孝、新倉 謙一、長田 義仁、居城 邦治
  • 学会等名: 第47回高分子学会北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [図書] 生物模倣技術と新材料・新製品開発への応用 （分担）第7章 第１節「生物の持つ発色メカニズムとその応用展開」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之、居城 邦治
  • 総ページ数: 702
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 北海道大学 電子科学研究所 生体分子デバイス研究分野
  • URL: http://chem.es.hokudai.ac.jp
• [備考] 北海道大学電子科学研究所 生体分子デバイス研究分野
  • URL: http://chem.es.hokudai.ac.jp/
• [産業財産権] 導電性ゲルおよび導電性ゲルの製造方法 (2013)
  • 発明者名: 長田義仁、島本直伸、三友秀之、岸良一、居城邦治、中村直樹
  • 権利者名: 長田義仁、島本直伸、三友秀之、岸良一、居城邦治、中村直樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-001403
  • 出願年月日: 2013-01-08