1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11305066
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
国府田 悦男 筑波大学, 応用生物化学系, 教授 (40124648)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 亮 筑波大学, 応用生物化学系, 講師 (80256495)
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| Keywords | 高分子電解質ゲル / 体積相転移 / Flory-Huggins理論 / 分子間相互作用 / クローン斥力 / クローン引力 / 疎水性相互作用 / 水素結合 |
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| Research Abstract |
本研究は、"ゲルの体積相転移が架橋高分子鎖間に働く斥力と引力のバランスの変化によって起こる"と言う仮説を、科学的に根拠あるものにすることを目的とする。そこで、架橋高分子鎖間に働く分子間相互作用が異なる高分子電解質ゲル系を用い、以下の実験科学的な検討を体系的に行った。(1)ポリアクリル酸(PAA)とN-イソプロピルアクリルアミド(NIPA)からなるバルクゲルおよびゲル微粒子を合成し、電位差滴定法を用いてゲル内のCOOH基の解離性を評価するとともに、動的光散乱法を用いてCOOHの中和度と膨潤度の関係を詳細に調べた。(2)NIPA系のバルクゲル及びゲル微粒子(粒系100nm以下)にイオン性界面活性剤を不均一に吸着させて、体積相転移に及ぼす解離基の影響を調べた。(3)ポリエチレンイミンの正電荷をアニオン性界面活性剤で中和する手法を用いて、カチオン性の高分子電解質ゲルの体積相転移に及ぼす疎水性基の影響を調べた。(4)アニオンおよびカチオン性のNIPA系ゲル微粒子の合成法を確立し、動的光散乱法や電気泳動光散乱法を用いてキャラクタリゼーションを行った。(5)化学振動反応(Belousov-Zhabotinsky反応)を利用してゲル内のイオン基密度を変動させ、それに伴うゲル体積の時間変動を詳細に調べた。(6)冒頭に述べた仮説を用いて生物工学的な応用が期待される機能性ゲル分子設計が可能であることを示した。以上の実験結果は、高分子電解質ゲルの体積相転移を説明するには、"対イオン浸透圧の概念"(Flory-Huggins理論)を用いるよりも、架橋高分子鎖間に働くクローン斥力と分子間引力のバランスの変化を仮定する「分子論的仮説」の方が適切であることを強く示唆した。
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[Publications] H.Suzuki,E.Kokufuta: "Inhomogeneous Binding of Ionic Surfactants to Bulk Gels and Microgels Consisting of Poly(N-isopropylacrylamide)"Colloids and Surfaces A. 147・3. 233-240 (1999)
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[Publications] E.Kokufuta,H.Suzuki,R.Yoshida,F.Kaneko,K.Yamada,M.Hirata: "Volume Collapse of a Cationic Poly(ehtyleneimine)Gel Induced by the Binding of Anionic Surfactants"Colloids and Surfaces A. 147・3. 179-187 (1999)
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[Publications] H.Suzuki,B.Wang,R.Yoshida,and E.Kokufuta: "Potentiometric Titration Behaviore of Polymer and Gel Consisting of N-Isopropylacrylamide and Acrylic Acid"Langmuir. 15・12. 4289-4294 (1999)
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[Publications] S.Ito,K.Ogawa,H.Suzuki,B.Wang,R.Yoshida,E.Kokufuta: "Preparation of Thermosensitive Submicron Gel Particles with Anionic and Cationic Charges"Langmuir. 15・12. 4283-4288 (1999)
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[Publications] E.Kokufuta: "Polyelectrolyte-coated Microcapsules and Their Potential Applications to Biotechnology"Bioseparation. 7・2. 241-252 (1999)
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[Publications] R.Yoshida,S.Onodera,T.Yamaguchi,E.Kokufuta: "Aspects of the Belousov-Zhabotinsky Reaction in Polymer Gels"J.Phys.Chem.A. 103・43. 8573-8578 (1999)
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[Publications] R.Yoshida,T.Yamaguchi,E.Kokufuta: "New Inteligent Polymer Gel: A Self-oscillating Gel with Peacemaking and Actuating Functions"J.Artif.Organs. 2・2. 135-140 (1999)
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[Publications] 国府田悦男、小川和義: "刺激応答性ゲル:10年間の研究動向"高分子. 48・6. 404-407 (1999)
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[Publications] 国府田悦男: "ゲルを用いたバイオケモメカニカルシステムの構築"機能材料. 19・1. 51-61 (1999)
