Biodegradable polyurethanes and the screening of degradation microbes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19001
• 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: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Takasu Akinori 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30303697)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: ポリウレタン / 生分解性 / 活性汚泥 / ジアンヒドロ糖 / バイオマス / クリック重合 / 酒石酸 / 立体化学

Outline of Final Research Achievements

We prepared dianhydro sugar-based diacrylate monomers, D-2,5-di-O-(urethane ethylene acrylate)-1,4:3,6-dianhydroglucitol (AOIIS) and -1,4:3,6-dianhydromannitol (AOIIM), via the respective reaction of 1,4:3,6-dianhydroglucitol (isosorbide; IS) and 1,4:3,6-dianhydromannitol (isomannide; IM) with 2-isocyanatoethyl acrylate (AOI). The thiol-Michael polyaddition of the two dianhydro sugar-based diacrylate monomers with several dithiols proceeded to give poly(ester-urethane)s with the expected structures. All the poly(ester-urethane)s had single glass transition (Tg) values between 32 and 36 °C. In biodegradation tests using an activated sludge,they showed 8-32% of biodegradation, respectively, after 28 days. Using a conditioned sludge activated by poly(ester-urethane)s, degradation enzyme was characterized by SDS-PAGE.

Free Research Field

高分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

上述の通り、ポリウレタンにポリカプロラクトンジオール（香西ら、高分子論文集 2005）やポリ乳酸ジオール(田中ら、特開2015－218298号公報)などのポリエステルブロックおよび植物由来成分(ひまし油など)生分解性のエステル結合(橋本ら、ポリウレタン国際技術振興財団報告書、2017)を導入した研究は報告されているものの、ウレタン結合そのものの生分解性<<学術的な問い>>に焦点を当てた研究例は、まったく存在しない。当該分野の急務の課題となっているマイクロプラスチック問題の解決とポリウレタンの生分解性という学術的な興味を兼ね備えた挑戦的研究(萌芽)である。