2019 Fiscal Year Research-status Report
Eco-friendly stereo-photolithography materials acted by water-soluble photo amphoteric compound generator
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17K00623
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
高原 茂 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (90272343)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 環境調和型材料 / ３D光造形材料 / 両性物質 / pH光制御 / ゲル / 光開始剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
安全で環境に優しい光反応材料を目指して，酸と塩基を併せ持つ「両性物質」を光により発生する水溶性の「光両性物質発生剤分子」についての研究を基礎にし，これらを用いた光ｐＨ制御によって，天然物由来の材料を用いた環境調和型３Ｄ光造形材料を創成することを目的とする。本年度の実績としては次の２点が挙げられる。（１）新規水溶性光両性物質発生剤の開発：本研究グループで研究・開発した水溶性光両性物質発生剤は，光照射により塩基性から酸性へのｐＨ変化を誘起することができ，これまで５種類を合成し，材料としての検討を行ってきたが，研究計画に挙げた「生体への影響が少ない光両性物質発生剤」の分子設計と合成が前年度からの課題であった。本年度は，この「生体に優しい」分子設計としてカチオン部構造にメトキシ基を導入した光両性物質発生剤分子２種類を合成し，光両性物質発生剤として機能することを示し，この課題の解決に前進があった。その成果は国際学会に発表された。（２）タンパク系光造形材料の探索：開発してきた水溶性光両性物質発生剤の中でも，光タウリン発生剤の基本的な反応を比較し，カゼインを用いた光ゲル化反応材料を構築し，露光や加熱による重量変化や形状変化を調べ，立体造形が可能であることを実証した。その成果は論文誌に投稿され，受理・出版予定である。また，新規合成したメトキシ基を導入した光両性物質発生剤分子についても水性ゾルのゲル化現象に基づく立体造形の可能性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は，１）前年度に試作した３D プリンターを用いて３D 光造形の実証と評価を行うことと，２）合成した生体への影響が少ない光両性物質発生剤の物理特性や反応性を明らかにし，これらを用いた３D光造形材料の評価を行う計画であった。１）の課題については，前年度，既成の光造形３Dプリンター１台を購入し，光造形材料上の課題を検討し，本年度は，さらに３Dプリンターの自作加工可能な部品を組み合わせて，光両性物質発生剤と天然物からなる材料を活かす加工方式を検討した。しかしながら，研究実績に示したように原理的な実験による立体造形の可能性を示しているものの，まだ自由に造型ができるような材料特性が得られていない。また， ２）の課題については，生体への影響が少ない光両性物質発生剤の設計・合成とそれらの環境調和型３Ｄ光造形材料への応用に大きな進展があった。光硬化材料としての課題としては，天然物は紫外線領域に大きな光吸収を持つものが多く，材料表面近傍で光が吸収され内部まで硬化しないことがあげられ，この課題を解決するために材料内部まで到達する可視域での光反応を利用すべく，いくつかの天然物由来の増感色素の検討を行ったがその効果は見出されていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね最低限の期待した研究成果が達成されてきたが，さらに論文発表などの成果報告を行うために研究期間延長を行なった。すでに，今年度末に投稿した論文一報が受理，出版予定である。しかしながら，これまで実験で得られた光両性物質発生剤の合成量が少ないために，なかなか到達できなかった３D光造形の実証デモンストレーションも行い，国際学会や論文等でより応用的な成果についての発表につなげたいと考えている。そこで，期間延長後の年度もタンパク系光造形材料と組み合わせたセルロース類などの木質・紙系光造形材料などの材料化研究を続け，新規光両性物質発生剤の合成を行った大学院学生２名と協力し，造型材料としての仕上げを行う予定である。
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| Causes of Carryover |
研究期間の延長を行い，国際学会発表や論文投稿など成果発表用の予算を残したため。研究期間の延長した年である次年度は成果発表用に使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
