超高強度ダブルネットワークゲルの化学種多様化と人工軟骨としての応用
| Project/Area Number |
12F02340
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Research Field |
Polymer chemistry
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
グン 剣萍 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 教授 (20250417)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LUO Feng 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 外国人特別研究員
LUO Feng 北海道大学, 大学院先端生命科学研究院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2014)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2014: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
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| Keywords | ハイドロゲル / 高強度 / イオン結合 / 医療材料 / 生体適合性 / 粘弾性 / 破壊力学 / 犠牲結合 / ゲル / 再生医療 / ダブルネットワーク / ポリイオンコンプレックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では「犠牲結合原理」を元に設計された、＋と－のモノマーをランダム共重合させることで得られる高強度両性イオン性ゲル（PAゲル）について、その強度の改良、高強度化メカニズム解明、および生体材料としての応用を目指した。
昨年度は（共重合ではなく）ポリカチオン存在下でポリアニオンを重合するという方法で、同様の強靭性を有するポリイオンコンプレックスゲル(PICゲル)が得られた。PICゲルは、熱を掛ける、または塩を添加することにより容易にゾル-ゲル転移を起こすことが分かっており、加工性・成型性に優れる素材として有用である。そこで本年度は、PICゲルの詳細な物性、および加工法を研究した。PICゲルは、PAゲルと比べて極めて高い弾性率を示した。弾性率はイオンコンプレックスの状態と関連していると考えられ、イオン基の配列が整っていることにより強いイオン架橋が形成されることが主因と考えられる。このような強いイオン架橋を破壊するには大きなエネルギーを必要とするため、本ゲルの破壊靱性は11.8kJ/m^2にも達した。これは報告されているゲルの破壊エネルギーとしては最大のクラスに属する。本ゲルはタンパク質吸着を示さず、生体適合性が高いことも示唆された。さらに、PAゲルと同様に、ゲルを切断して再接合させることにより亀裂が消失する、自己修復性も示した。このような優れた特性は、再形成させたPICゲルでも変わらなかった。再形成法を応用して、PICゲルを濃厚塩化ナトリウム溶液に溶解させた後、純水中に糸状に押し出すことにより、PICゲル繊維が得られた。同様に、溶液を薄く基板にコートし、純水に浸すことによってゲル薄膜を、溶液を純水に滴下することによってゲルカプセルを得ることが出来た。以上のことから、今回開発したPICゲルは強度・加工性・生体適合性を併せ持つ、特に医療面で将来有望な材料であることが示唆された。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Oppositely Charged Polyelectrolytes form Tough, Self-healing and Rebuildable Hydrogels2015
Author(s)
16.Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yu Zhao, Koshiro Sato, Abu Bin Ihsan, Xu Feng Li, Hong Lei Guo, Jian Ping Gong
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 印刷中
NAID
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Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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