2022 Fiscal Year Annual Research 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), 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。 3年目はマクロな物性と分子ダイナミクスを比較し、その分子論的な理解を進めると同時に、眼科手術補助剤として克服すべき課題の提示およびその新しい克服法を新規に発見した。
具体的には、ボロン酸とジオールの会合によって形成する一時網目の光褪色後蛍光回復法から拡散係数を評価し、分子拡散とマクロな粘弾性緩和時間の比較を行った。その結果、粘弾性緩和時間と分子拡散の間には解離があることを明らかにした。このことから、単純な重心拡散のみで粘弾性緩和が起こるわけではなく、ローカルな組み換え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、インジェクタブル応用には、ストレスオーバーシュートの抑制が必要であることを明らかにし、網目の構造パラメータの相関を取得した。しかし、一時網目のストレスオーバーシュートは、網目固有の現象であり、制御はできても抑制はできないことを明らかにした。
そこで、我々は流動誘起相分離を利用することで、インジェクト時の不快感を克服した新しい手法を発見し、眼科手術補助剤のプロトタイプを作製した。
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