2015 Fiscal Year Annual Research Report
有機－無機複合（ナノコンポジット）ゲル基盤技術の展開と機能創出
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15H03870
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
原口 和敏 日本大学, 生産工学部, 研究所教授 (10373391)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / ゲル / ナノコンポジット / 刺激応答性 / 自己修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．ＮＣゲルの特異的機能の解明と機能最大化に関して、特に非水媒体からなるNCゲル（非水NCゲル）の合成およびその機能について検討し、優れた力学物性及び大気安定性を有する非水NCゲルの合成に成功し、また、媒体置換を伴う非水NCゲルの形成メカニズムを明らかにした。更に、非水NCゲルが優れた自己修復機能を示すことも見出した。その他、NCゲルの超膨潤性、迅速接着性の機能最大化に向けた検討を開始した。
２．新規ＮＣゲルの合成と機能創出に関して、上限臨界共溶温度（UCST）型相転移を示すNCゲルの詳細な物性検討を行い、UCST型NCゲルの特性を明確にすると共に、自己修復性を示すことを明らかにした。一方、NCゲル成分をブロックポリマーとしたコーティングにおいて、優れた低タンパク吸着性および抗血栓性を示すことを見出した。その他、力学物性が特異的に変化した共重合NCゲルの合成に成功し、その発現機構を明らかにした。また、温度に対して通常とは全く逆のゲル化依存性を示す生体適合高分子－クレイ系NCゲルシステムを構築することに成功した。
３．三成分系ＮＣゲルの創製研究を行い、金属酸化物ナノ粒子との複合による新規NCゲルの創製を達成した。具体的には、層状クレイを用いたNCゲルの合成とゾル－ゲル反応によるセラミック合成を融合することで、ネットワーク均一性を保ちながら、NCゲルの力学物性制御範囲を極めて広範囲に制御できる三成分系NCゲルを合成できた。また、NCゲル－貴金属ナノ粒子複合ゲルに関しては、NCゲルへのナノ粒子導入および放出挙動を明確にし、そのメカニズムを推定した。
４．形態制御によるＮＣゲル機能化に関して、NCゲルの表面微細構造制御を行い、生体内組織モデルとしての可能性検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．非水媒体ＮＣゲルの合成に成功し、且つ、優れた力学物性、優れた大気安定性、特異的な膨潤特性に加えて、自己修復性などの機能を有することを見出した。
２．共重合ＮＣゲルの合成、及び生体適合高分子とクレイからなる新たなＮＣゲルシステムの構築に成功し、特に、従来にない新たな性質（力学物性の異常な共重合依存性、特異的なゲル化温度依存性）を示すことを見出した。
３．その他、極めて高い力学物性を示す三成分系ＮＣゲルの合成及び機能性評価、特殊形態を有するＮＣゲルの合成などの研究も進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は、有機（高分子）－無機（クレイ）ネットワーク構造に由来する特異的な機能の最大化と機構解明、及び新しいＮＣゲルの合成を中心に検討を行い、前記の成果を得た。本年度は、継続してこれらを行うと共に、以下の点に重点をおいて研究を展開する。
（１）新規ＮＣゲルおよび非水ＮＣゲルを異なる方法で合成する方法を開発すると共に、これらのＮＣゲルの示す多様な機能性を探索する。特に、ゲルの力学、動的界面、粘弾性、吸／脱着、自己修復性に焦点をあてる。また、ＮＣゲルの機能最大化に関して、昨年度検討した自己修復性、超膨潤性および迅速接着性に加えて、センサー能、人工筋肉代替機能などについても検討を進める。
（２）昨年度までに達成した複合系ＮＣゲル（双性イオン構造ＮＣゲル、金属酸化物ナノ複合ＮＣゲル）について、その特異的な刺激応答性や広範囲な力学物性制御のメカニズムを明らかにする共に、物性制御範囲の拡大、新機能の探索を行う。
（３）従来にないゲル化温度依存性を示すＮＣゲル系について、その発現メカニズムを解明すると共に、他の高分子系へ展開し、特殊ＮＣゲルを一般化する。また、ゲル化温度変化が実用的に利用できるレベルとなるように機能の最大化を狙う。
（４）表面微細構造制御に加えて、微粒子化、薄膜化、多孔質化などの形態制御により、生体組織モデルとしての可能性検討を進める。
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