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補修可能なヒドロゲル材料の立体造形法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K18014
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 高分子・繊維材料
生体医工学・生体材料学
研究機関大阪大学

研究代表者

麻生 隆彬  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50548378)

研究協力者 加藤 雅俊  
中村 萌  
山本 達也  
高井 志帆  
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードヒドロゲル / 接着 / 立体造形 / 修復 / アクチュエータ / ゲル / 粒子 / 高分子微粒子
研究成果の概要

本研究では、ゲル粒子の接着によりヒドロゲル構造体の作製を作製した。得られたヒドロゲル構造体は、用いるゲル粒子の化学組成や粒径を変化させることで機械的強度を制御可能であった。また、壊れたヒドロゲル材料を修復する補修材としても利用可能であることがわかった。成形加工性の良いペーストを前駆体として用いることから、簡便に二層構造型の温度応答性アクチュエータを構築でき、温度変化に応答して迅速に湾曲した。本手法は、分子レベルからマクロスケールまでの階層的なハイドロゲルの設計を可能にするだけでなく、「補修可能なヒドロゲル材料」を「立体造形」する新たな手法として今後の応用が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、ゲル粒子の接着制御によってヒドロゲル立体造形の応用技術を創出した。本課題で開発したヒドロゲルの電気泳動接着は、電場を用いて水溶性高分子を操作し、“水溶性高分子鎖の糸”を用いて“ゲル界面を縫い合わせる”接着手法であり、まさにナノサージェリーと呼べる革新的技術である。従来困難であったヒドロゲルの立体造形を達成しうる、独創的かつ合理的設計であり、高分子材料の3次元プリンティングが躍進している現代社会において大きな波及効果が期待でき、大きなインパクトを産業界に与える。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Electrophoretic fabrication of an active and selective wrinkle surface on hydrogels2019

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kato, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 55 号: 29 ページ: 4170-4173

    • DOI

      10.1039/c9cc01307e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monolithic cellulose supported metal nanoparticles as green flow reactor with high catalyic efficiency2019

    • 著者名/発表者名
      Zheng-Tian Xie, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 214 ページ: 195-203

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2019.03.036

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclodextrin cross-linked polymer monolith for efficient removal of environmental pollutants by flow-through method2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Mizuno, Taka-Aki Asoh, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 160 ページ: 136-141

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2018.12.014

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cationic functionalization of cellulose monoliths using a urea-choline based deep eutectic solvent and their applications2019

    • 著者名/発表者名
      Zhaohang Yang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 160 ページ: 126-135

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2018.12.015

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sea cucumber mimicking bacterial cellulose composite hydrogel with ionic strength-sensitive mechanical adaptivity2018

    • 著者名/発表者名
      Chen Qian, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 54 号: 80 ページ: 11320-11323

    • DOI

      10.1039/c8cc05779f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile preparation of a novel transparent composite film based on bacterial cellulose and atactic polypropylene2018

    • 著者名/発表者名
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 91 号: 10 ページ: 1537-1539

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180173

    • NAID

      130007498105

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile fabrication of flexible bacterial cellulose/silica composite aerogel for oil/water separation2018

    • 著者名/発表者名
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 91 号: 7 ページ: 1138-1140

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180106

    • NAID

      130007404789

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ハイドロゲルの接着による階層材料の立体造形2018

    • 著者名/発表者名
      麻生隆彬・宇山 浩
    • 雑誌名

      ネットワークポリマー

      巻: 39 ページ: 137-144

    • NAID

      130007809686

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] バクテリアセルロースを基盤とする機能性ハイドロゲル2018

    • 著者名/発表者名
      麻生隆彬・宇山 浩
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 63 ページ: 26-31

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] バクテリアセルロースの階層構造を利用した高機能複合材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      麻生隆彬・宇山 浩
    • 雑誌名

      Cellulose Communications

      巻: 25 ページ: 107-111

    • NAID

      40021677792

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid uniaxial actuation of layered bacterial cellulose/ poly(N-isopropylacrylamide) composite hydrogel with high mechanical strength2018

    • 著者名/発表者名
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 8 号: 23 ページ: 12608-12613

    • DOI

      10.1039/c8ra01639a

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Functional Hydrogels based on Bacterial Cellulose2019

    • 著者名/発表者名
      Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 学会等名
      The 2nd Workshop for Korea-Japan Young Scientists on Bio convergence Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マトリックス中でのナノ粒子形成によるハイドロゲル複合材料の作製2018

    • 著者名/発表者名
      山本 達也・麻生 隆彬・宇山 浩
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアセルロースナノファイバーを導電性高分子で被覆した高強度ハイドロゲル電極の開発2018

    • 著者名/発表者名
      東垣 達也・麻生 隆彬・宇山 浩
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] セルロースファイバーとポリマーマトリックス間に超分子結合を有する複合材料2018

    • 著者名/発表者名
      菅原 章秀・麻生 隆彬・高島 義徳・原田 明・宇山 浩
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアセルロースナノファイバーを導電性高分子で被覆した 高強度ハイドロゲル電極の開発2018

    • 著者名/発表者名
      東垣 達也・麻生 隆彬・宇山 浩
    • 学会等名
      第7回JACI/GSCシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マトリックス中での粒子形成によるヒドロゲル複合材料の作製2018

    • 著者名/発表者名
      山本 達也・麻生 隆彬・宇山 浩
    • 学会等名
      第7回JACI/GSCシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 導電性高分子材料とハイドロゲルの 電気泳動接着2018

    • 著者名/発表者名
      中村 萌 ・麻生隆彬 ・東海林竜也 ・坪井泰之 ・宇山 浩
    • 学会等名
      第56回日本接着学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 接着制御を基盤とするヒドロゲル立体造形法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      麻生隆彬
    • 学会等名
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 導電性高分子とイオン性ハイドロゲルの接着制御によるフォトサーマルアクチュエータの作製2018

    • 著者名/発表者名
      中村 萌・麻生隆彬・東海林竜也・坪井泰之・宇山 浩
    • 学会等名
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアセルロースナノファイバーを導電性ポリマーで被覆した高強度ヒドロゲル電極の開発2018

    • 著者名/発表者名
      東垣達也・麻生隆彬・宇山 浩
    • 学会等名
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トリックス中での粒子形成による高強度ゲルの作製2018

    • 著者名/発表者名
      山本達也・麻生隆彬・ 宇山 浩
    • 学会等名
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fubrication of Finctional Architectures by Hydrogel Adhesion2018

    • 著者名/発表者名
      Taka-Aki Asoh
    • 学会等名
      APSMR 2018 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 楊 佳驥・麻生隆彬・宇山 浩2018

    • 著者名/発表者名
      バクテリアセルロースと親水性高分子からなる一軸膨潤複合ゲルの作成
    • 学会等名
      セルロース学会第25回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアセルロースナノファイバーの表面修飾による剛性可変型ゲル材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      麻生隆彬・銭 晨・東垣達也・宇山 浩
    • 学会等名
      セルロース学会第25回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Yiying Wang, Taka-Aki ASoh, Hiroshi Uyama2018

    • 著者名/発表者名
      Preparation and characterization of silica aerogel templated by cellulose monolith
    • 学会等名
      セルロース学会第25回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 座屈により発生するリンクル構造を用いたヒドロゲル接着制御法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      麻生 隆彬・加藤 雅俊・坪井 泰之
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 導電性ポリマー電極とハイドロゲルの電気泳動接着2017

    • 著者名/発表者名
      中村 萌・坪井 泰之・麻生 隆彬
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ゲル薄膜の膨潤に伴い形成するリンクル構造によるハイドロゲルの接着制御2017

    • 著者名/発表者名
      加藤 雅俊・坪井 泰之・麻生 隆彬
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ゲル薄膜の膨潤により形成されるリンクル構造制御 によるハイドロゲルの接着法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      加藤 雅俊・麻生 隆彬・宇山浩
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 導電性高分子薄膜と温度応答性高分子ゲルの接 着によるフォトサーマルアクチュエータの作製2017

    • 著者名/発表者名
      中村 萌・ 麻生 隆彬・東海林 竜也・坪井 泰之・宇山 浩
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超分子結合を利用したバクテリアセルロースの接着 と易解体2017

    • 著者名/発表者名
      菅原 萌・高輪 峻・麻生 隆彬・高島 義徳 ・原田 明・宇山 浩
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 階層ソフトマテリアルの構築に貢献するハイドロゲルの電気泳動接着2017

    • 著者名/発表者名
      麻生隆彬
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ル薄膜の膨潤を駆動力とした界面リンクル構造によるハイドロゲルの接着制御2017

    • 著者名/発表者名
      加藤雅俊・麻生隆彬・坪井泰之・宇山 浩
    • 学会等名
      第63回高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 導電性高分子ゲルとイオン性ハイドロゲルの接着制御2017

    • 著者名/発表者名
      中村 萌・麻生隆彬・坪井泰之・宇山 浩
    • 学会等名
      第63回高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] 刺激応答性高分子ハンドブック (宮田隆志監修)2018

    • 著者名/発表者名
      麻生隆彬 (分担執筆)
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      NTS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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