Creation of tough soft microparticles and their application for microfluidics

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01999
• 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: Shinshu University
• Principal Investigator: Suzuki Daisuke 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内橋 貴之 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300) ; 中薗 和子 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30467021) ; 呉羽 拓真 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (60836039) ; 藤本 和士 関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (70639301)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ゲル微粒子 / ナノゲル / 高分子構造 / 高分子機能 / 高分子微粒子

Outline of Final Research Achievements

Blood vessels are microscopic flow fields, in which red blood cells, white blood cells, and platelets are flowing at high speed in a liquid. In this study, we developed new polymer microparticles (microgels) that can move freely like blood cells. Microgels that have their softness and durability have been synthesized by introducing rotaxane crosslinkers, and the nanostructures of the resulting microgels have been clarified by, for instance, microscopy and scattering. As a result, we could control the movement of microgels, with varying sizes and softness, in high-speed flow fields in microflow fields such as blood vessels.

Free Research Field

高分子微粒子

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ゲルは溶媒中で膨潤し、柔らかく変形性を示す機能性ソフトマテリアルとして期待される一方、脆弱性が課題であった。そのような中、これまで、バルク体においてゲルの強靭化を試みた報告は多数なされてきているが、ナノスケールのゲル微粒子対して本概念が適用されたことはなかった。本研究では、環と軸の分子構造を有するロタキサン分子を微粒子内に導入することで、ゲル本来の環境応答性や変形性、分散安定性を備えつつも、強靭性を示す微粒子の開発を目指した研究であり、世界に類を見ない研究である。ハイドロゲル微粒子を人工研究に応用する研究分野に拍車をかけ、医療材料としての可能性を高めることに繋がることが期待される。