| 研究課題/領域番号 |
12J09916
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
藤倉 喜恵 名古屋工業大学, 未来材料創成工学専攻, 特別研究員PD
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| 研究期間 (年度) |
2012 – 2013
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| 研究課題ステータス |
完了 (2013年度)
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| 配分額 *注記 |
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | アルミニウムシリケート / イモゴライト / ナノチューブ / ポリエチレングリコール / オルガノゲル / レオロジー / 粘弾性 / 骨再生 / ゲル / ハイドロゲル |
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| 研究概要 |
低結晶性アルミニウムシリケートであるイモゴライトナノチューブをが持っ高い保水性を利用した、新規ゲル状骨形成促進剤の開発を目指し研究を行った。本研究の特色は、イモゴライトをゲル形成する母材として用いた点にある。
合成されたイモゴライトナノチューブは、酸性溶液中に高分散した水溶液として得られる。イモゴライト分散水溶液中に室温～生体温度域において液体ポリマーであるポリエチレングリコール(PEG)を加え撹拝し、105℃で加熱することで、沸点の差を利用してゲル中の液体成分を置換し、PEG中にイモゴライトナノチューブを分散させた新規オルガノゲルを得ることに成功した。イモゴライト濃度を変化させたゲルについて粘弾性を調査した。
ゲル中のイモゴライト濃度が高くなるに従い、貯蓄弾性率G'および損失弾性率G"の周波数依存性が低減し、ゲルの安定性、強度が高くなった。イモゴライト濃度とゲル強度との関係について、各濃度に対する貯蓄弾性率(周波数1Hzにおける|G'|のプロットから、イモゴライト濃度約0.18vol%を付近を境に、高濃度領域と低濃度領域とで近似される直線の傾きが変化することがわかった。実際のサンプルの状態との整合性からこの点をイモゴライト/PEGゲル系における臨界ゲル化濃度(実験値)と結論付けた。理論的に求められる棒状粒子のコロイド系における網目構造形成のための臨界濃度は、本実験で使用したイモゴライトの場合、平均チューブ長(約350㎜)の粒子が単分散していると仮定すると、約0.005vol%となる。
実験値と理論値との差異から、ゲル中でイモゴライトはチューブ同士が束状になった上で絡み合っている状態にあると考えられ、それらがゲルネットワークを構築して多量の液体を保持しているという構造を予想することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
イモゴライトナノチューブをゲルを形成する材料として着目し、高含水ハイドロゲルだけでなく、ポリエチレングリコールを用いて非水系ゲルの作製に成功した。安定性およびハンドリング性に優れた本材料について粘弾性を評価することだけでなく、レオロジーから材料中のイモゴライトのゲルネットワークの構造の予想を試みたことが理由としてあげられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
イモゴライトハイドロゲルにおける離水や操作性の問題点を、室温～生体温度域匙おいて液体のポリマー(ポリエチレングリコール、PEG)を用いてオルガノゲルとすることで改善することができた。離水しにくく、インジェクタビリティを有する新規ゲル状材料がえられた。
イモゴライトのイオン吸着特性を活かして銀イオンを含んだ抗菌性ゲルとする応用や、ゲルの高い透明性から、創傷被覆材料としての応用が期待できる。
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