温度変化に応答して開閉する貫通ナノポアをもつインテリジェントフィルムの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555291
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 片貝 良一 群馬大学, 工学部, 教授 (10008500)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 勝 日本原子力研究所, 主任研究員 ; 小林 京子 群馬大学, 工学部, 教務員 (20225501) ; 久保田 仁 群馬大学, 工学部, 教授 (20089816)
• Keywords: 温度応答性ヒドロゲル / 開閉ナノポア / アミノ酸含有ポリマー / インテリジェントフィルム

Research Abstract

本研究は有機薄膜に任意の孔径をもつナノポアを開け、これに温度応答機能をもつヒドロゲルをグラフト重合により結合させ、温度変化に応答して開閉するナノポアをもつ薄膜を創製するものである。本年度はナノポアをもつ薄膜に温度応答機能をもつゲルをグラフト重合法により結合させる研究を計画した。以下にその研究経過の概要を述べる。
ジエチレングリコールビスアリルカーボネート(DEBA)とアミノ酸メチルエステルとの共重合フィルムに重イオンを照射し、アルカリで蝕刻して穿孔を開けたフィルムを温度応答機能を発現する種々のメタクリロイル-アミノ酸エステルモノマー水溶液中でCo60線源からのY-線を照射して、モノマーをフィルムにグラフト重合させた。グラフト重合率は数%程度であった。得られた、表面に温度応答機能を有する穿孔薄膜の温度変化による孔径の変化の様子を観察した。一方、種々のモノマーからのポリマーヒドロゲルを合成し、これらの温度変化による膨潤-収縮変化を測定した。このヒドロゲルの温度応答挙動に関する研究はグラフトゲルの温度応答挙動の基礎的研究として必須のものである。その結果、様々な基礎的知見を得ることができた。先ず、ホモポリマーで温度応答するものはプロリンとアラニンのメチルエステルで、それ以上疎水性が大きいモノマーからなるヒドロゲルは温度応答性を示さず、収縮状態で存在する。これら温度応答するモノマーとその他のモノマーのコポリマーヒドロゲルはモノマー分率により温度応答挙動が劇的に変化することを見い出した。また、膨潤-収縮する温度はコポリマーの疎水性が大きくなるほど低温にシフトし、そのシフトの程度はコポリマーの分率と比例関係にあった。従って、任意の温度で薄膜の穿孔の孔径を変化させるには、適当なコポリマーゲルを薄膜にグラフト重合させればよいことが分かった。

Research Products

• [Publications] R.Katakai: "Hydrophobic Site-Specific Control of Volume Phase Transition of Hydrogels" Macromolecules. 31. 3383-3384 (1998)
• [Publications] A.Hiroki: "p-Nitrophenol Permeability and Temperature Characteristics of an Acryloyl-L-Proline Methyl Ester-based Porous Gel Membrane" J.Polym.Sci.,Pert A,Polym.Chem.36. 1495-1500 (1998)
• [Publications] E.Takacs: "Pulse Radiolysis of Methacryloyl-L-proline Methyl Ester in Dilute Aqueous Solution" J.Macromol.Sci.,Pure Appl.Chem.A35. 21-32 (1998)
• [Publications] F.Martellini: "Intelligent Drug Delivery Systems Obtained by Radiaton" Radiat.Phys.Chem.52. 1-6 (1998)
• [Publications] M.Negishi: "Swelling and Ketoprofen Release Characteristics of Thermo- and pK-Responsive Copolymer Gels" Drug.Dev.Ind.Pharm.25. 437-444 (1998)