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2019 年度 実績報告書

自律機能を有する高分子材料を用いた新技術創成

研究課題

研究課題/領域番号 15H02198
研究機関東京大学

研究代表者

吉田 亮  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80256495)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
キーワード高分子 / ゲル / 自己組織化 / 生体材料 / 自律機能
研究実績の概要

研究代表者は、生体のように自律的な機能を発現するゲル、すなわち刺激のon-off駆動によらず、心臓の拍動のように一定条件下で自発的に周期的リズム運動を行う新しい機能性ゲルの開発に取り組んできた。生体には閉じた化学反応回路が多く存在する。それを人工的に模倣したBelousov-Zhabotinsky(BZ)反応は代謝反応(TCA回路)の化学モデルでもあり、生体現象の中でもよく見られる時間リズムや空間パターンを自発的に生み出す化学振動反応としてよく知られている。サイクリックな反応ネットワークが自発的に構成され、触媒となる金属錯体が周期的な酸化還元振動を起こす。散逸構造を生み出す化学システムの代表的な例でもある。研究代表者は、このBZ反応をゲル内で引き起こしその化学エネルギーを力学エネルギーに変換する分子設計を行い、ゲルの周期的な膨潤収縮振動を生み出すことに成功した。初めてこの「自励振動ゲル」(selfoscillating gel)を報告し、以降系統的に研究を進めている。時空間機能を持つ4次元ソフトマテリアルとして新しい機能性ゲルの概念を提唱し具現化するとともに、1)自律駆動型の生体模倣ソフトアクチュエータ、2)自動物質輸送システム、3)自発的かつ周期的にレオロジー変化を示す機能性流体など、新たな自律機能性材料への応用展開を試みた。とくに本期間では、ゾルゲル転移を周期的に繰り返しながら前進する生体模倣ソフトマシン(人工アメーバ)を実現することができた。さらにその高分子合成法の確立とともに、自励振動機能を発現するための最適な分子設計を試みた。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Stable and Prolonged Autonomous Oscillation in a Self-Oscillating Polymer Brush Prepared on a Porous Glass Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Homma Kenta、Masuda Tsukuru、Akimoto Aya Mizutani、Nagase Kenichi、Okano Teruo、Yoshida Ryo
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 9794~9801

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b00928

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pattern Formation in Heterostructured Gel by the Ferrocyanide?Iodate?Sulfite Reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Ueno Tomonaga、Yoshida Ryo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 123 ページ: 5013~5018

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.9b02264

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymeric Design for Electron Transfer in Photoinduced Hydrogen Generation through a Coil?Globule Transition2019

    • 著者名/発表者名
      Okeyoshi Kosuke、Yoshida Ryo
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 58 ページ: 7304~7307

    • DOI

      10.1002/anie.201901666

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Autonomously Oscillating Hydrogel Microspheres with High-Frequency Swelling/Deswelling and Dispersing/Flocculating Oscillations2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui Shusuke、Inui Kohei、Kumai Yuki、Yoshida Ryo、Suzuki Daisuke
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 5 ページ: 5615~5622

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.8b00850

  • [学会発表] BZ反応を駆動力とした自励振動ポリマーブラシの自律的伸縮振動2019

    • 著者名/発表者名
      本間健太、太田裕治、秋元文、南皓輔、吉川元起、長瀬健一、吉田亮
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] Self-Oscillating Polymer Gels as Biomimetic and Smart Softmaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yoshida
    • 学会等名
      2019 US-Japan Sympojsium on Polymer Chemistry: Macromolecules: Challenges and Opportunities for the 21st Century
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolution of Self-Oscillating Polymer Gels as Smart Softmaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yoshida
    • 学会等名
      The 6th Hoffman Family Symposium International Symposium on Smart Biomaterials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 自励振動高分子ゲルの創製と 機能性ソフトマテリアルとしての展開2019

    • 著者名/発表者名
      吉田 亮
    • 学会等名
      2019年液晶交流会
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物のように自律的に動くスマートな高分子材料の開発とソフトアクチュエータとしての展開2019

    • 著者名/発表者名
      吉田 亮
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第9回CSJ化学フェスタ2019
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel Biomimetic and Smart Materials with Autonomous Function; “Self-Oscillating” Polymer Gels2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yoshida
    • 学会等名
      China-Japan 1st International Symposium on Bio-Materials and Interfaces
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化剤供給部位を有するブロック共重合体の創製2019

    • 著者名/発表者名
      吉澤俊輝、小野田実真、上木岳士、玉手亮多、秋元文、吉田亮
    • 学会等名
      第31回高分子ゲル研究討論会
  • [学会発表] ポリマー架橋法による自励振動ゲルの作製と機能評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤昂実、李慇種、秋元文、吉田亮
    • 学会等名
      第31回高分子ゲル研究討論会
  • [学会発表] 自律的にゾル-ゲル振動する高分子溶液の時分割SAXS測定及びその動態2019

    • 著者名/発表者名
      小野田実真、長尾道弘、高木秀彰、Li Xiang、玉手亮多、上木岳士、柴山充弘、吉田亮
    • 学会等名
      第31回高分子ゲル研究討論会

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公開日: 2021-12-27  

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