• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Freeform fabrication of repairable hydrogel architectures

Research Project

Project/Area Number 17K18014
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Polymer/Textile materials
Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Asoh Taka-Aki  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50548378)

Research Collaborator KATO Masatoshi  
NAKAMURA Megumi  
YAMAMOTO Tatsuya  
TAKAI Shiho  
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywordsヒドロゲル / 接着 / 立体造形 / 修復 / アクチュエータ / ゲル / 粒子 / 高分子微粒子
Outline of Final Research Achievements

In this study, we reported the rapid fabrication of hydrogel architectures and repair of broken hydrogels by adhesion of oppositely charged gel-particles. The mechanical strength of the hydrogel architectures was able to be controlled by changing the charge density and/or mixing ratio of larger and smaller gel-particles. The rapid repair of broken hydrogel architectures and deletion-formed hydrogels was performed by gap filling using gel-particle paste. We also prepared the bi-layered soft actuators which shows bending motion in response to temperature. The reported hydrogel architectures would be useful for repair of soft materials and fabrication of functional soft actuators with green manufacturing processes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、ゲル粒子の接着制御によってヒドロゲル立体造形の応用技術を創出した。本課題で開発したヒドロゲルの電気泳動接着は、電場を用いて水溶性高分子を操作し、“水溶性高分子鎖の糸”を用いて“ゲル界面を縫い合わせる”接着手法であり、まさにナノサージェリーと呼べる革新的技術である。従来困難であったヒドロゲルの立体造形を達成しうる、独創的かつ合理的設計であり、高分子材料の3次元プリンティングが躍進している現代社会において大きな波及効果が期待でき、大きなインパクトを産業界に与える。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Electrophoretic fabrication of an active and selective wrinkle surface on hydrogels2019

    • Author(s)
      Masatoshi Kato, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 55 Issue: 29 Pages: 4170-4173

    • DOI

      10.1039/c9cc01307e

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Monolithic cellulose supported metal nanoparticles as green flow reactor with high catalyic efficiency2019

    • Author(s)
      Zheng-Tian Xie, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 214 Pages: 195-203

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2019.03.036

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cyclodextrin cross-linked polymer monolith for efficient removal of environmental pollutants by flow-through method2019

    • Author(s)
      Shunsuke Mizuno, Taka-Aki Asoh, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroshi Uyama
    • Journal Title

      Polymer Degradation and Stability

      Volume: 160 Pages: 136-141

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2018.12.014

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cationic functionalization of cellulose monoliths using a urea-choline based deep eutectic solvent and their applications2019

    • Author(s)
      Zhaohang Yang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • Journal Title

      Polymer Degradation and Stability

      Volume: 160 Pages: 126-135

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2018.12.015

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sea cucumber mimicking bacterial cellulose composite hydrogel with ionic strength-sensitive mechanical adaptivity2018

    • Author(s)
      Chen Qian, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 54 Issue: 80 Pages: 11320-11323

    • DOI

      10.1039/c8cc05779f

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile preparation of a novel transparent composite film based on bacterial cellulose and atactic polypropylene2018

    • Author(s)
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 91 Issue: 10 Pages: 1537-1539

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180173

    • NAID

      130007498105

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile fabrication of flexible bacterial cellulose/silica composite aerogel for oil/water separation2018

    • Author(s)
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 91 Issue: 7 Pages: 1138-1140

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180106

    • NAID

      130007404789

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ハイドロゲルの接着による階層材料の立体造形2018

    • Author(s)
      麻生隆彬・宇山 浩
    • Journal Title

      ネットワークポリマー

      Volume: 39 Pages: 137-144

    • NAID

      130007809686

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] バクテリアセルロースを基盤とする機能性ハイドロゲル2018

    • Author(s)
      麻生隆彬・宇山 浩
    • Journal Title

      ケミカルエンジニヤリング

      Volume: 63 Pages: 26-31

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] バクテリアセルロースの階層構造を利用した高機能複合材料の開発2018

    • Author(s)
      麻生隆彬・宇山 浩
    • Journal Title

      Cellulose Communications

      Volume: 25 Pages: 107-111

    • NAID

      40021677792

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rapid uniaxial actuation of layered bacterial cellulose/ poly(N-isopropylacrylamide) composite hydrogel with high mechanical strength2018

    • Author(s)
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • Journal Title

      RSC Adv.

      Volume: 8 Issue: 23 Pages: 12608-12613

    • DOI

      10.1039/c8ra01639a

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Functional Hydrogels based on Bacterial Cellulose2019

    • Author(s)
      Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • Organizer
      The 2nd Workshop for Korea-Japan Young Scientists on Bio convergence Technology
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] マトリックス中でのナノ粒子形成によるハイドロゲル複合材料の作製2018

    • Author(s)
      山本 達也・麻生 隆彬・宇山 浩
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリアセルロースナノファイバーを導電性高分子で被覆した高強度ハイドロゲル電極の開発2018

    • Author(s)
      東垣 達也・麻生 隆彬・宇山 浩
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] セルロースファイバーとポリマーマトリックス間に超分子結合を有する複合材料2018

    • Author(s)
      菅原 章秀・麻生 隆彬・高島 義徳・原田 明・宇山 浩
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリアセルロースナノファイバーを導電性高分子で被覆した 高強度ハイドロゲル電極の開発2018

    • Author(s)
      東垣 達也・麻生 隆彬・宇山 浩
    • Organizer
      第7回JACI/GSCシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] マトリックス中での粒子形成によるヒドロゲル複合材料の作製2018

    • Author(s)
      山本 達也・麻生 隆彬・宇山 浩
    • Organizer
      第7回JACI/GSCシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 導電性高分子材料とハイドロゲルの 電気泳動接着2018

    • Author(s)
      中村 萌 ・麻生隆彬 ・東海林竜也 ・坪井泰之 ・宇山 浩
    • Organizer
      第56回日本接着学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 接着制御を基盤とするヒドロゲル立体造形法の開発2018

    • Author(s)
      麻生隆彬
    • Organizer
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 導電性高分子とイオン性ハイドロゲルの接着制御によるフォトサーマルアクチュエータの作製2018

    • Author(s)
      中村 萌・麻生隆彬・東海林竜也・坪井泰之・宇山 浩
    • Organizer
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリアセルロースナノファイバーを導電性ポリマーで被覆した高強度ヒドロゲル電極の開発2018

    • Author(s)
      東垣達也・麻生隆彬・宇山 浩
    • Organizer
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] トリックス中での粒子形成による高強度ゲルの作製2018

    • Author(s)
      山本達也・麻生隆彬・ 宇山 浩
    • Organizer
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Fubrication of Finctional Architectures by Hydrogel Adhesion2018

    • Author(s)
      Taka-Aki Asoh
    • Organizer
      APSMR 2018 Annual Meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 楊 佳驥・麻生隆彬・宇山 浩2018

    • Author(s)
      バクテリアセルロースと親水性高分子からなる一軸膨潤複合ゲルの作成
    • Organizer
      セルロース学会第25回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリアセルロースナノファイバーの表面修飾による剛性可変型ゲル材料の開発2018

    • Author(s)
      麻生隆彬・銭 晨・東垣達也・宇山 浩
    • Organizer
      セルロース学会第25回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Yiying Wang, Taka-Aki ASoh, Hiroshi Uyama2018

    • Author(s)
      Preparation and characterization of silica aerogel templated by cellulose monolith
    • Organizer
      セルロース学会第25回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 座屈により発生するリンクル構造を用いたヒドロゲル接着制御法の開発2017

    • Author(s)
      麻生 隆彬・加藤 雅俊・坪井 泰之
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 導電性ポリマー電極とハイドロゲルの電気泳動接着2017

    • Author(s)
      中村 萌・坪井 泰之・麻生 隆彬
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ゲル薄膜の膨潤に伴い形成するリンクル構造によるハイドロゲルの接着制御2017

    • Author(s)
      加藤 雅俊・坪井 泰之・麻生 隆彬
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ゲル薄膜の膨潤により形成されるリンクル構造制御 によるハイドロゲルの接着法の開発2017

    • Author(s)
      加藤 雅俊・麻生 隆彬・宇山浩
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 導電性高分子薄膜と温度応答性高分子ゲルの接 着によるフォトサーマルアクチュエータの作製2017

    • Author(s)
      中村 萌・ 麻生 隆彬・東海林 竜也・坪井 泰之・宇山 浩
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 超分子結合を利用したバクテリアセルロースの接着 と易解体2017

    • Author(s)
      菅原 萌・高輪 峻・麻生 隆彬・高島 義徳 ・原田 明・宇山 浩
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 階層ソフトマテリアルの構築に貢献するハイドロゲルの電気泳動接着2017

    • Author(s)
      麻生隆彬
    • Organizer
      化学工学会第49回秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ル薄膜の膨潤を駆動力とした界面リンクル構造によるハイドロゲルの接着制御2017

    • Author(s)
      加藤雅俊・麻生隆彬・坪井泰之・宇山 浩
    • Organizer
      第63回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 導電性高分子ゲルとイオン性ハイドロゲルの接着制御2017

    • Author(s)
      中村 萌・麻生隆彬・坪井泰之・宇山 浩
    • Organizer
      第63回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Book] 刺激応答性高分子ハンドブック (宮田隆志監修)2018

    • Author(s)
      麻生隆彬 (分担執筆)
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      NTS
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi