水分解反応を駆動力として自走する高分子マイクロチューブモーターの合成

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K14685
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 加藤 遼 中央大学, 理工学部, 助教 (40801189)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マイクロチューブ / 光重合 / 自走能 / 光触媒

Outline of Annual Research Achievements

自走する（自身の動力で動く）マイクロチューブモーターが、バイオメディカルやマイクロロボティクス分野において大きな注目を集めている。本研究は、多孔性ポリカーボネイト膜を用いた鋳型内光ラジカル重合により、均質な高分子マイクロチューブを合成し、それを“水分解反応で自走するマイクロチューブモーター”として完成することを目的としている。
本年度は、“鋳型内光ラジカル重合法”により合成した高分子マイクロチューブの内孔表面に光触媒を固定し、令和４年度の目標であった光触媒修飾高分子マイクロチューブを合成した。具体的には、架橋重合された高分子マイクロチューブの内孔表面に接着層としてポリ(L-アルギニン)を修飾することで、光触媒である酸化チタンナノ粒子を密度高く内孔表面に吸着・固定した。得られたチューブの構造は走査型電子顕微鏡（FE-SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）、動的光散乱法（DLS）により定量的に評価した。また、外表面をポリ(L-アルギニン)で修飾した高分子マイクロチューブを前駆体とし、外表面に酸化チタンナノ粒子、内孔表面に白金ナノ粒子を修飾した光触媒/白金マイクロチューブの合成にも成功した。このマイクロチューブは過酸化水素水溶液中で酸素バブルを噴出しながら自走した。さらに、光触媒/白金マイクロチューブは光照射下でメチレンブルーやアゾ基を有するオレンジⅡなどの有機色素を効率よく分解し、自己攪拌型の光触媒として機能することが実証された。