光プローブ法を利用して解明する物理ゲルの動的形成機構とエイジング

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650948
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 板垣 秀幸 静岡大学, 教育学部, 教授 (10159824)
• Keywords: 物理ゲル / 蛍光 / 蛍光偏光解消 / 架橋構造 / ポリマー溶媒化合物 / エイジング / 熱可逆性 / 自由体積

Research Abstract

研究計画の大きな骨子は、光プローブ法を適用して、(1)物理ゲルの網目構造の生成と変化のダイナミックスに関する情報と(2)網目と溶媒の運動性に関する情報を得ることである。複数のゲルの系について研究を進め、以下の重要な結論を得るに到った。
(1)分子量の異なるゼラチンのヒドロゲルについて、疎水プローブであるANSの蛍光ピーク波数とゼラチン重量濃度が田中・西成式によく乗ることが確認された。従って、凝集部位に参加しているらせんが平均6本程度であるなどの結論を得た。この方法は、一般的にタンパク・ヒドロゲルの構造解明に有効であるといえる。
(2)アガロース・ヒドロゲル中のプローブ分子の蛍光挙動から、これまで不明だったアガロース鎖のヘリックス構造の1つが、ピッチ9.5Åでaxial riseが3.17Åの3_1ヘリックスであることを結論づけることができた。ただし、高分子量のアガロースではもっとピッチの長い別のヘリックス構造が共存していることも確認された。
(3)シンジオタクチックポリスチレン(sPS)が溶媒の種類によってゲルかするかしないかという問題は、溶媒の分子サイズにも原因があることがわかった。ゲル化する溶媒ではsPSのヘリックス同士の間に溶媒分子が挿入され、ポリマー・溶媒分子化合物を形成するが、溶媒の分子サイズが大きいとむしろsPSヘリックス同士は溶媒抜きで凝集し、ネットワークがもろいものになる。
(4)ジ-O-ベンジリデン-D-ソルビトール(DBS)の誘導体を11種類合成・精製し、溶媒と濃度を変化させて蛍光・電顕・WAXS・SAXS・DSC・粘弾性測定を行い、低分子が沈殿しないでファイバーを形成しゲルとなる要因を明らかにした。DBS誘導体では十員環部分が積み重なる1次元方向の結晶化が優先し、溶媒との分子間力で3次元結晶成長が阻害されることが重要要因といえる。

Research Products

• [Publications] H.Itagaki: "Temporary Crown Ether Compounds Induced by UV Irradiation"Journal of Physical Chemistry B. 106(12). 3316-3322 (2002)
• [Publications] H.Itagaki: "Physical gelation processes revealed by fluorescence technique"Macromolecular Symposia. 166. 13-24 (2001)
• [Publications] H.Itagaki: "Intramolecular excimer formation of poly(γ-(1-naphthylmethyl)-L-glutamate)"Macromolecular Chemistry and Physics. 202. 90-96 (2001)