Understanding the anisotropic gelation mechanism by constructing the statistical mechanics for the novel phase-transition dynamics and application of the statistical mechanics

• Project/Area Number: 15K05241
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Yamamoto Takao 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80200814)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土橋 敏明 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30155626)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 異方性ゲル / 高分子鎖の配向 / Moving-Boundary 描像 / ゲル化ダイナミックス / Allen-Cahn型相転移ダイナミックス / 血漿 / トランスグルタミナーゼ / 動的モンテカルロシミュレーション / 境界面近くの高分子鎖 / 化学ポテンシャル傾斜 / 相転移の動力学 / ゼラチン溶液のゲル化 / Moving Boundary 描像 / 透析

Outline of Final Research Achievements

We studied anisotropic gelation phenomena by the liquid-liquid contact such as dialysis by paying attention to the thermo-statistical-mechanical properties of the sol solution near the sol-gel interface (sol solution on the interface). The Monte-Carlo simulation we performed shows that the anisotropy of the gel is induced by the chemical potential gradient and the constraint imposed on the polymer chain motion by the sol-gel interface. We constructed the dynamics changing from the sol solution on the interface to the anisotropic gel based on the Allen-Cahn-type phase-transition dynamics. By means of the newly-derived dynamics and the moving-boundary picture, we analyzed several anisotropic gelation phenomena and considered blood coagulation from a view point of the gelation phenomena induced by the liquid-liquid contact.

Research Products

• [Journal Article] Adsorption dynamics of tannin on deacetylated electrospun Konjac glucomannan fabric (2018)
  • Author(s): Sato Ryosuke, Gaku Yamaguchi, Daisuke Nagai, Yasuyuki Maki, Kazuto Yoshiba, Takao Yamamoto, Benjamin Chu, Toshiaki Dobashi
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 14 Issue: 14 Pages: 2712-2723
  • DOI: 10.1039/c8sm00123e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of gelatin scaffold and fibroblast cell culture (2017)
  • Author(s): Takagi Yoshinori、Tanaka Susumu、Tomita Syo、Akiyama Shuri、Maki Yasuyuki、Yamamoto Takao、Uehara Masumi、Dobashi Toshiaki
  • Journal Title: Journal of Biorheology Volume: 31 Issue: 1 Pages: 2-5
  • DOI: 10.17106/jbr.31.2
  • NAID: 130007040626
  • ISSN: 1867-0466, 1867-0474
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Coagulation of plasma induced by a contact with calcium chloride solution (2016)
  • Author(s): N. Shida, R. Kurasawa, Y. Maki, Y. Toyama, T. Dobashi and T. Yamamot
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 12 Issue: 47 Pages: 9471-9476
  • DOI: 10.1039/c6sm01926a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Erythrocyte aggregation under high pressure studied by laserphotometry and mathematical analysis (2016)
  • Author(s): Yoshiharu Toyama, Hisashi Yoshida, Takao Yamamoto, Toshiaki Dobashi
  • Journal Title: Colloids and Surfaces B: Biointerfaces Volume: 140 Pages: 189-195
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2015.12.038
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ゼラチンゲルの配向ダイナミックス (2018)
  • Author(s): 山本隆夫
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] 化学ポテンシャル傾斜により引き起こされる高分子濃厚溶液の異方性 (2017)
  • Author(s): 大津響希, 山本隆夫
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-20
• [Presentation] 平行平板間に挟まれた高分子溶液 (2017)
  • Author(s): 宮下嶺, 山本隆夫
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-20
• [Presentation] 格子モデルを用いた枯渇相互作用による凝集現象の研究 (2017)
  • Author(s): 工藤雄貴, 山本隆夫
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-20
• [Presentation] コンニャクグルコマンナン不織布の吸着挙動 (2017)
  • Author(s): 佐藤良祐、山口岳、槇靖幸、永井大介、山本隆夫、Benjamin Chu、土橋敏明
  • Organizer: 第65回レオロジー討論会
• [Presentation] 血漿と血液凝固トリガーの接触界面からのゲル形成ダイナミクス (2017)
  • Author(s): 倉沢隆太、青柳貴彦、川端彬嗣、篠田啓貴、外山吉治、槇 靖幸 , 山本隆夫 , 土橋敏明 ，小川哲史
  • Organizer: 第65回レオロジー討論会
• [Presentation] 枯渇相互作用による凝集現象のMonte Carlo Simulation (2017)
  • Author(s): 工藤雄貴、山本隆夫
  • Organizer: 第65回レオロジー討論会
• [Presentation] 化学ポテンシャル傾斜により引き起こされる高分子濃厚溶液の異方性 (2017)
  • Author(s): 大津響希、山本隆夫
  • Organizer: 第65回レオロジー討論会
• [Presentation] 平行平板間に挟まれた高分子溶液 (2017)
  • Author(s): 宮下嶺、山本隆夫
  • Organizer: 第65回レオロジー討論会
• [Presentation] 液液接触・架橋過程としての血液の凝固 (2017)
  • Author(s): 土橋 敏明、倉沢 隆太、槇 靖幸、外山 吉治、山本 隆夫
  • Organizer: 第40回バイオレオロジー学会年会
• [Presentation] 酵素水溶液によるタンパク質水溶液のゲル化と配向のダイナミックス (2016)
  • Author(s): 山本隆夫、柿木澄香、槇靖幸、土橋敏明
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 血漿と塩化カルシウム水溶液との接触界面からの凝固のダイナミクス (2016)
  • Author(s): 倉沢隆太、志田奈津実、外山吉治、槇靖幸、山本隆夫、土橋敏明
  • Organizer: 第39回バイオレオロジー学会年会
  • Place of Presentation: 東海大学校友会館
  • Year and Date: 2016-06-18
• [Presentation] ＤＮＡ/コンニャクグルコマンナン不織布による アクリジンオレンジの吸着 (2016)
  • Author(s): 佐藤良佑、槇靖幸、永井大介、山本隆夫、土橋敏明
  • Organizer: 第39回バイオレオロジー学会年会
  • Place of Presentation: 東海大学校友会館
  • Year and Date: 2016-06-18
• [Presentation] 枯渇相互作用による凝集現象のMonte Carlo Simulation (2016)
  • Author(s): 工藤雄貴
  • Organizer: 第39回バイオレオロジー学会年会
  • Place of Presentation: 東海大学校友会館
  • Year and Date: 2016-06-18
• [Presentation] 平行平板間の高分子溶液のモンテカルロシミュレーション (2016)
  • Author(s): 宮下嶺 山本隆夫
  • Organizer: 第39回バイオレオロジー学会年会
  • Place of Presentation: 東海大学校友会館
  • Year and Date: 2016-06-18
• [Presentation] 透析におけるゲル化ダイナミックスⅡ：境界溶液の自由エネルギー (2016)
  • Author(s): 山本隆夫
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 化学ポテンシャル勾配により誘導されるポリマー溶液の異方性 (2015)
  • Author(s): 山脇悠里、山本隆夫
  • Organizer: 第25回日本MRS年次大会
  • Place of Presentation: 横浜情報文化センター
  • Year and Date: 2015-12-09
• [Presentation] 二成分溶液中の高分子ブラシの伸縮挙動について (2015)
  • Author(s): 大野功祐、山本隆夫
  • Organizer: 第25回日本MRS年次大会
  • Place of Presentation: 横浜情報文化センター
  • Year and Date: 2015-12-09
• [Presentation] 透析によるゲル化ダイナミックス：拡散律速と界面張力律速 (2015)
  • Author(s): 山本隆夫
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-19
• [Presentation] 血漿と塩化カルシュウム水溶液接触によるゲル形成過程 (2015)
  • Author(s): 志田奈津実、倉沢隆太、外山吉治、槇靖幸、山本隆夫、土橋敏明
  • Organizer: 第38回日本バイオレオロジー学会
  • Place of Presentation: 学術総合センター(国立情報学研究所)
  • Year and Date: 2015-06-06