2021 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of rheological control method of transient network by topology control and development of novel ophthalmic viscosurgical device
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20K15338
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
片島 拓弥 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (20759188)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レオロジー / 一時網目 / 粘弾性 / 動的共有結合 / 白内障 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請では網目トポロジーとレオロジー特性の相関を調べ、一時網目のレオロジー特性の学理を解明し、得られた指導原理に基づき、新規眼内手術補助剤のプロ トタイプを開発することを目的とする。 材料のレオロジー制御は、医療現場で重要であったが、従来材料ではニーズに合う物性を到達しえず、根本改善が必要であった。 申請者は最近、会合点に寿命のある一時網目のトポロジーを変えることで、レオロジー特性を制御できる可能性を発見した。そこでトポロジーの異なる一時網目 を作り分け、その学理を解明し、新規レオロジー制御材の開発をする。
2年目はマクロな物性とミクロな分子ダイナミクスを比較し、その分子論的な理解を進めた。具体的には、ボロン酸とジオールの会合・脱離定数を表面プラズモン共鳴法によって評価し、脱離時定数とマクロな粘弾性緩和時間の比較を行った。その結果、粘弾性緩和には会合点の脱離過程が複数回必要であること、およびその回数は部分鎖長さに依存することを明らかにした。このことから、末端の単純な脱離のみで粘弾性緩和が起こるわけではなく、再結合による網目トポロジーの変化が必要であることが実験的に明らかになった。
また、定常流動測定を行い、ストレスオーバーシュートと網目の構造パラメータの相関を取得した。得られた結果から、オーバーシュートは編目鎖の伸び切りよりも数倍小さいひずみで起こっており、従来のモデルとの相違を明らかにした。
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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
当初の計画どおり、ボロン酸とジオールの反応速度定数を表面プラズモン共鳴法によって評価する方法を確立でき、マクロな物性との比較が可能となった。得られた結果は現在、論文化し投稿しており、２回目の査読中であり、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目は、分子ダイナミクスを評価することで基礎的な物性の分子論的な理解が進んだ。また、非線形粘弾性の評価を行うことで、医師の感覚と物性の相関を理解する上の礎となるデータが蓄積された。最終年度は、これまで得られたデータを論文として投稿し学理を解明し、眼科医の感覚にマッチした新規眼科手術補助剤のプロトタイプを開発することを目標とする。
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