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バイオケモメカニカルゲルを用いた自律的マイクロデバイスの構築

Research Project

Project/Area Number 16656253
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

鈴木 博章  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (20282337)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywordsゲル / 相転移 / pH / 微小流路 / 酵素 / アクチュエータ / 両性電解質 / pH応答性 / 尿素 / ウレアーゼ
Research Abstract

水などの溶媒中に浸漬されたある種の高分子ゲルは温度、pH、電場などの物理的、化学的刺激に応答して体積を顕著に変化させる。このゲルの性質を利用すると、外界の刺激に応答して自律的に応答するアクチュエータを実現できるものと考えられる。本研究では、N-イソプロピルアクリルアミド、アクリル酸、ビニルイミダゾールからなる共重合ゲルを用いて、pH変化に応答して内径を変化させる微小流路を形成し、その挙動を調べた。デバイスは、シリコーンチューブを型として挿入した2枚のカバーガラス中でゲルを形成させ、チューブを引き抜くことにより作製した。このゲルはpHに依存して解離し、イオン化する部位が存在する。その結果、中性付近で収縮状態となり、酸性側、アルカリ性側で膨潤する。はじめにゲルを収縮状態に保ち、ゲルの溶媒と異なるpHを有する溶液を微小流路中に流し込むと、ゲルが膨潤し、流路が収縮する様子が観察された。その収縮挙動は、流速、溶液の緩衝能、位置により変化し、流速が速いほど、緩衝能が小さいほど、変化は速くなった。また、酵素グルコースオキシダーゼやウレアーゼを固定し、これらによる酵素反応に伴うpH変化を利用して、同様のデバイスを構築した。その結果、グルコースや尿素濃度に応答し、収縮する流路を実現することができた。この研究を発展させれば、ある化学物質の存在下で拡張・収縮挙動を示す人工血管的なバイオミメティックデバイスへと展開できると考えている。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2004 Other

All Journal Article (3 results)

  • [Journal Article] New type of glucose sensor based on enzymatic conversion of gel volume into liquid column length2004

    • Author(s)
      H.Suzuki, A.Kumagai, K.Ogawa, E.Kokufuta
    • Journal Title

      Biomacromolecules 5(2)

      Pages: 486-491

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Biochemo-mechanical gel : a novel sensing element for disposable biosensors2004

    • Author(s)
      H.Suzuki, A.Kumagai, K.Ogawa, E.Kokufuta
    • Journal Title

      Technical Digest of the 10th International Meeting on Chemical Sensors

      Pages: 78-79

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Stimulus-responsive gels : promising materials for the construction of micro actuators and sensors

    • Author(s)
      H.Suzuki
    • Journal Title

      J.Intel.Mat.Sys.Struc. (In press)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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