Accurate understanding of the surface potential in polymer soft interfaces and the bio-applications

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02795
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Masuda Tsukuru 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70814010)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 高分子ソフト界面 / 表面電位 / 精密ラジカル重合 / 生体材料 / 水晶振動子マイクロバランス / 分子間相互作用解析

Outline of Final Research Achievements

Surface potential is one of the important factors affecting the functionality of the interfaces. In this study, model interfaces were systematically prepared by controlled radical polymerization to investigate the electrophoretic behavior and interaction to biomolecules and cells. For the cationic polymer brushes possessing quaternary ammonium moiety, the equation for the solid surface was suited, and interaction to protein was regulated by the electrostatic interaction. The interaction analysis to bacteria suggested that initial adsorption of bacteria on the high-graft-density polymer brush strongly interacted compared to that of the low-graft-density polymer brush. This result was considered to involve in the bactericidal ability. Thus, structure-property relation for polymer materials and precise interaction analysis indicated the mechanism for bactericidal materials.

Free Research Field

高分子材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では高分子材料合成と構造-物性相関及び相互作用解析の精緻な研究から、高分子界面の構造がタンパク質のような分子スケールの対象からバクテリアの接着挙動・活性に及ぼす影響を評価することに成功している。抗菌材料は、医療・環境分野において重要な材料であり、その設計に関わるメカニズムを精密な相互作用解析から示したことは高分子材料・生体材料分野において意義のある貢献である。今後さらに、高分子の化学構造が相互作用に及ぼす影響を解析することで、分子レベルのメカニズムや抗菌材料の設計指針につながることが期待される。