| Project/Area Number |
22K20481
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ハイドロゲル / 超分子 / 力学刺激応答性 / 応力応答 / 超分子結合 / 分子スイッチ / 応力応答性 / ホスト-ゲスト相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は「力学刺激に応答し体積相転移を発現するソフトマテリアルの創製」を目的とする。その実現のため、ホスト-ゲスト包接錯体の形成・解離をトリガーとして力学刺激を化学的な刺激へと変換することで高分子のコンフォメーション変化を誘起する機構を創出する。力学刺激に応答する分子スイッチとして、ホスト分子であるβ-シクロデキストリン（β-CD）とゲスト分子であるアダマンタン（Ad）との間で形成されるホスト-ゲスト錯体に着目する。これと温度応答性高分子ネットワークを組み合わせることにより、力学負荷によりホスト-ゲスト錯体を解離することで相転移が発現するゲルを創製する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The objective of this project is to create soft materials that undergo volume phase transitions in response to mechanical stimuli. Hydrogels that show volumetric phase transitions are prepared by using host-guest inclusion complexes as molecular switches that respond to mechanical stimuli, driven by the dissociation of the complexes. Hydrogel networks were prepared by synthesizing adamantane (Ad)-modified polymers (host-responsive polymers), which solubility is significantly changed in response to the host molecule β-cyclodextrin (β-CD). The host-responsive polymers were successfully synthesized by controlling the modification rate of Ad to cellulose and poly(vinyl alcohol). On the other hand, none of the hydrogels using the supramolecular bonding between Ad and β-CD of this polymer as a cross-linking point showed a stress-responsive volume phase transition.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来の刺激応答性ハイドロゲルは温度、pH、光、分子といった特定の外部刺激に対して応答し機能を発現する。しかし、力学刺激に応答性を示す材料はその機構の開発が難しく、他の刺激応答性ゲルと比較して報告例も非常に少ない。本研究では外力印加により犠牲的に解離するホスト-ゲスト錯体による超分子架橋に着眼することで、力学刺激をダイナミックな高分子のコンフォメーション変化に変換する機構の開発に取り組む。これは、これまで困難であった力学応答性材料の新しい設計指針として意義深い。
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