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超分子科学的アプローチによる階層制御型機能性材料の開発

公募研究

研究領域元素ブロック高分子材料の創出
研究課題/領域番号 25102528
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

山口 浩靖  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00314352)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード高分子ヒドロゲル / ルテニウム塩化物 / ロジウム / 接着 / ポリアクリルアミド / 水素結合 / 金属イオン / 金属錯体 / 自己集積 / 触媒活性 / 塩化ルテニウム / ヒドロゲル
研究実績の概要

これまでに、金属錯体と配位子を元素ブロックとして用いて、高分子材料を集積させる新しい高分子接着システムを創製してきた。ホスト-ゲスト相互作用やボロン酸の水酸基含有化合物との錯体形成、金属錯体と生体高分子との複合体形成を利用して、高分子ヒドロゲルを自己組織化させることができた。本年度は、塩化ルテニウム (RuCl3・nH2O) あるいは塩化ロジウムを含む水溶液を浸漬したポリアクリルアミド (pAAm) ゲルが、金属塩化物を含まない pAAmゲル(以降「fresh pAAmゲル」と記載)と接着する現象を見出した 。強い配位部位を持たない pAAmが、金属塩の存在により接着した例は現在までになく、興味深い現象である。
塩化ルテニウムあるいは塩化ロジウム水溶液に浸漬したpAAmゲルとfresh pAAmゲルは強く接着し、水中で振とうしても解離しなかった。一方、この2種類の金属塩化物以外の金属塩水溶液を用いた系では、pAAmゲルが接着するような現象は見られなかった。また、ポリ(N,N-ジメチルアクリルアミド)ゲルあるいはポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)ゲルを用いた系では、塩化ルテニウムや塩化ロジウム存在下でも接着は見られなかった。以上のことから、この接着が pAAm、塩化ルテニウムあるいは塩化ロジウムを用いた系において特異的な現象であることが示唆された。接着したゲルの接着強度を、引張試験により定量的に評価した。その結果、ゲルを浸漬させる塩化ルテニウム水溶液の濃度増大に応じて、引張接着力の増強が見られた。尿素 (水素結合阻害剤) 過剰条件下で、PAAmとRuCl3との凝集体形成が抑制されたことから、水素結合が高分子ヒドロゲルの接着において重要な役割を果たしていると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Adhesion between Semihard Polymer Materials Containing Cyclodextrin and Adamantane Based on Host–Guest Interactions2015

    • 著者名/発表者名
      Kakuta, T.; Takashima, Y.; Sano, T.; Nakamura, T.; Kobayashi, Y.; Yamaguchi, H.; Harada, A.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: - 号: 3 ページ: 732-738

    • DOI

      10.1021/ma502316d

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metal-Ion-Responsive Adhesive Material via Switching of Molecular Recognition Properties2014

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, T.; Takashima, Y.; Hashidzume, A.; Yamaguchi, H.; Harada, A.
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 5 号: 1 ページ: 4622-4622

    • DOI

      10.1038/ncomms5622

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] pH- and Sugar-responsive Gel Assembly Based on Boronate-Catechol Interactions2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nakahata, S. Mori, Y. Takashima, A. Hashidzume, H. Yamaguchi and A. Harada
    • 雑誌名

      ACS Macro Letters

      巻: 3 号: 4 ページ: 337-340

    • DOI

      10.1021/mz500035w

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生体分子と人工化合物の融合による超分子錯体の機能化2014

    • 著者名/発表者名
      山口浩靖
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 63 ページ: 43-44

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Macroscopic Self-Assembly Based on Molecular Recognition: Effect of Linkage between Aromatics and the Polyacrylamide Gel Scaffold, Amide versus Ester2013

    • 著者名/発表者名
      Hashidzume, A.; Zheng, Y.; Takashima, Y.; Yamaguchi, H.; Harada, A.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 46 号: 5 ページ: 1939-1947

    • DOI

      10.1021/ma302344x

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preorganized Hydrogel : Self-healing Properties of Supramolecular Hydrogels Formed by Polymerization of Host-Guest-monomers containing Cyclodextrins and Hydrophobic Guest Groups2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kakuta, Y. Takashima, M. Nakahata. M. Otsubo, H. Yamaguchi, and A. Harada
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 25(印刷中)(未定) 号: 20 ページ: 2849-2853

    • DOI

      10.1002/adma.201205321

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reversible Self-Assembly of Gels through Metal-Ligand Interactions2013

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 2343-2343

    • DOI

      10.1038/srep01243

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 塩化ルテニウム存在下における高分子ゲルの接着2015

    • 著者名/発表者名
      後藤亜希,中村貴志,高島義徳,山口浩靖,原田明
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 分子認識に基づく機能開拓-生体系と人工系のコラボレーション-2014

    • 著者名/発表者名
      山口浩靖
    • 学会等名
      国際高等研研究会「分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-12-14 – 2014-12-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Adhesion of Polyacrylamide Gels in the Presence of Ruthenium Chloride2014

    • 著者名/発表者名
      Goto, A.; Takashima, Y.; Yamaguchi, H.; Harada, A.
    • 学会等名
      2nd KANSAI Nanoscience and Nanotechnology & 10th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-12-10 – 2014-12-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A Metal-Ion-Responsive Adhesive Hydrogel via Switching of Molecular Recognition Properties2014

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, T.; Takashima, Y.; Hashidzume, A.; Yamaguchi, H.; Harada, A.
    • 学会等名
      PN & G 2014
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 塩化ルテニウムが高分子ゲルを接着させる2014

    • 著者名/発表者名
      後藤亜希,中村貴志,高島義徳,山口浩靖,原田明
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Self-Assembly of Polymer Gels through Metal-Ligand Interactions2014

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi, H.
    • 学会等名
      6th International Symposium on Polymer Chemistry (PC2014)
    • 発表場所
      Shanghai
    • 年月日
      2014-06-05 – 2014-06-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体高分子と合成高分子のハイブリッド触媒の開発2014

    • 著者名/発表者名
      山口浩靖
    • 学会等名
      産学高分子研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-06-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Control of Peroxidase Activity by Self-Assembly of Gels Bearing Apo-proteins and Co-Factors2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Y,: Takashima, Y.; Hashidzume, A.; Yamaguchi, H.; Harada, A.
    • 学会等名
      Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アポタンパク質ゲルと補因子ゲルからなる集積体の触媒活性のコントロール2013

    • 著者名/発表者名
      小林裕一郎・高島義徳・橋爪章仁・山口浩靖・原田明
    • 学会等名
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Reversible Self-Assembly of Gels through Metal-Ligand Interactions2013

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Y,: Takashima, Y.; Hashidzume, A.; Yamaguchi, H.; Harada, A.
    • 学会等名
      5th Gratama Workshop
    • 発表場所
      東京工業大学蔵前会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 超分子科学的アプローチによる階層制御型機能性材料の開発

    • 著者名/発表者名
      山口浩靖
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金属塩溶液への浸漬による高分子ヒドロゲルの接着現象

    • 著者名/発表者名
      後藤亜希・中村貴志・高島義徳・山口浩靖・原田明
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金属イオンに感応して接着する機能性高分子材料

    • 著者名/発表者名
      中村貴志・高島義徳・橋爪章仁・山口浩靖・原田明
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アポタンパク質と補因子の錯体形成を利用したゲルの自己集積と触媒活性制御

    • 著者名/発表者名
      小林裕一郎 ・高島義徳 ・橋爪章仁 ・山口浩靖 ・原田明
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 超分子材料の設計と応用展開 Design of Supramolecular Structures and Development for the Application2014

    • 著者名/発表者名
      山口浩靖
    • 総ページ数
      256
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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