Control of microscopic structure in hydrogel materials by acoustic wave

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15K05626
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Polymer/Textile materials
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Mukai Sada-atsu 京都大学, 工学研究科, 特定准教授 (30371735)
• Project Period (FY): 2015-10-21 – 2019-03-31
• Keywords: 非平衡開放系 / ゲル / マイクロ構造 / 超音波

Outline of Final Research Achievements

In this study, in order to construct a functional gel material, we tried to control a three-dimensional structure of hydrogels using acoustic waves. When opposing acoustic waves interfere, a standing wave is generated, and a material harder than the surrounding medium is held at a node due to a small volume change. Using this principle, we prepared hydrogels with a periodical density pattern. We evaluatded physical properties of obtained gels, local hardness measurement with an atomic force microscope and observed swelling behavior from a dry state. Furthermore, we prepared hybrid gels of cells and nanogels and evaluated cell viability and morphology in the gel.

Free Research Field

ソフトマター科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ハイドロゲルは、高い含水率と生体適合性から再生医療の足場材料として注目を集めており、その構造を3次元的に制御することへの要求が高まっている。
本研究では、音響波トラップによりハイドロゲル中に周期的なパターン構造を形成することに成功した。また細胞を音波により集積させることで、構造化された細胞－ゲルハイブリッドの形成にも成功した。この技術を発展させることにより、生体組織を模倣した細胞集積構造を形成させることができるようになると考えられる。