単一ゲル微粒子の強靭化に基づくミクロ空間移動科学の構築
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21H01999
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
鈴木 大介 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内橋 貴之 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300)
中薗 和子 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30467021)
呉羽 拓真 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (60836039)
藤本 和士 関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (70639301)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | ゲル微粒子 / ナノゲル / 高分子構造 / 高分子機能 / 高分子微粒子 / 高速AFM / 微粒子合成 / 微粒子機能化 |
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| Outline of Research at the Start |
私達の体の中にある血管はミクロ空間であり、血液が高速で流動している。そのような場において、自在な移動を可能とする新たな高分子微粒子（ハイドロゲル微粒子）を開発する。従来、トレードオフの関係にあった柔らかさと耐久性を兼ね備えた、新規ゲル微粒子を開発し、ゲル微粒子のナノ構造と力学特性の関係を解明する。そのための手法として、実験的手法と計算機シミュレーションを併用する。以上を通じ、血管のようなミクロ流動場を、自在に移動できるゲル微粒子の実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲル微粒子を合成する際に広く用いられている沈殿重合は、モノマーは溶媒に可溶であり、ポリマーとなると析出するという仕組みを活用し、サイズ分布の揃った微粒子を得る手法である。本手法を用いた場合、微粒子内の架橋剤の導入位置が不均一となり、更に、グロビュール状の高分子鎖が疎水性相互作用をドライビングフォースとして自己集合しながら微粒子が成長していくため、架橋剤の片末端が反応しにくいなどの特徴を有している。そこで、水溶性擬ロタキサンを導入する際に、従来の沈殿重合法に加え、モノマーや架橋剤を重合系内にフィードする手法を検討した。通常、バッチ法で作成したゲル微粒子は、架橋剤がコアに局在し、その結果、コアシェル状の構造が得られることが知られていた。それに対し、架橋剤を系内にフィードする方法では、その様な明確なコアシェル状の構造は得られず、従来法とは明確に異なる構造を有するゲル微粒子を得ることができた。更に、重合温度を制御することにより蛍光顕微鏡観察下においてもはっきりと観察可能なミクロンサイズのゲル微粒子を得る事にも成功した。こうしたゲル微粒子を高速AFMや放射光散乱を活用してナノ構造を解析したところ、重合条件がゲル微粒子のナノ構造を決定することを明らかにすることができた。特に、架橋剤の親疎水性は、得られるゲル微粒子内のナノ構造に大きな影響を与え、予想外の結果として、疎水的な架橋剤は、仕込み量を50%以上増やしても導入されるなど、従来の沈殿重合で得られてきたゲル微粒子とは異なるメカニズムで、新しい機能を有することが分かった。
以上で得た一連のゲル微粒子を活用し、マイクロ流路内での移動制御を試みた。ゲル微粒子に加え、硬質微粒子を添加し、微粒子のサイズや混合比、硬さなどの特性が、流路内の流動位置を決定するという実験結果を得ることができた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(26 results)
