Development of a nocel preparation method for topological gel using molecular net and penetrating polymerization

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21228
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: Ohya Yuichi 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10213886)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: トポロジカルゲル / 縫い込み重合 / 分子ネット / 力学特性 / ポリエチレングリコール

Outline of Final Research Achievements

In this study, a water-soluble three-dimensional network structure = molecular net (MN), which has sufficient size and number of mesh was synthesized from 4-armed poly(ethylene glycol)(PEG) derivatives. Then, several water-soluble monomers were polymerized in the presence of MN in aqueous solution by "penetrating polymerization" to give MN-gels with a topological structure. The MN-gels synthesized using acrylic acid (AAc) or N-isopropylacrylamide (NIPAAm) as monomers were subjected to a tensile test. The MN-gels showed a significantly larger elongation to break than that of normal chemically cross-linked gels. This elongation contained both plastic and elastic deformation. Especially MN-gel prepared using NIPAAm showed extremely large elastic deformation range.

Free Research Field

バイオマテリアル

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で合成したMN-gelは，可溶性成分の絡み合いだけから成り立っている「トポロジカルゲル」の一つであり，これまでに合成されたトポロジカルゲルとは全く異なる構造を有している。すなわち，これまでにないトポロジカルゲルの新規かつ簡便な調製方法を提案したことに非常に大きな意味がある。それだけでなく，広い弾性変形領域を示すなど，その特殊な構造に起因した物性も観測されており，このゲルの広範な応用が期待される。また，PNIPAAmを使用した場合に，高濃度のPEGの共存におけるPNIPAAmの温度応答性の影響を初めて観測することに成功したことは本研究の副次的な効果として学術的な意義がある。