Development of multi-stimuli-responsible biodegradable polymer

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12233
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Tachibana Yuya 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (60504024)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 粕谷 健一 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (60301751)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 生分解性高分子 / 刺激応答 / 還元応答 / 塩応答 / pH応答

Outline of Final Research Achievements

In this study, we explored the feasibility of biodegradable polymers that maintain durability during use but commence rapid degradation upon environmental release. We developed multi-stimuli-responsive polymers that incorporate stimulus-responsive cleavage units into easily degradable polymers, enabling selective degradation under various environmental conditions. Specifically, we focused on the development of reduction-responsive cleavage units that cleave in response to reductive stimuli, such as those found in marine environment. By introducing disulfide bonds into the main chain of poly(butylene succinate), we confirmed cleavage under reductive stimuli and verified the biodegradability of the cleaved substances. This achievement realizes the potential of stimulus-responsive biodegradable polymers.

Free Research Field

高分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生分解性高分子はプラスチックによる環境汚染，特に海洋汚染の対策としての期待が高まっている。しかし、汎用プラスチックの代替材料としての利用には、生分解性高分子の環境分解性の低さや環境依存性という課題が残っている。生分解性高分子が環境汚染をしない汎用プラスチック代替材料として普及するためには、「使用中は汎用プラスチックと同等の耐久性を持ちながら、使用後には迅速に生分解性を発現する」という二律相反する特性を持たせる必要がある。本研究成果である刺激応答型生分解性高分子は、使用中は汎用プラスチックとしての耐久性を保ちつつ、環境流出時に迅速に分解することで、環境問題の解決に寄与することが期待される。