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最終年度となる2021年度はこれまでに得られた成果と知見を結合させ、高機能足場の実現に挑戦した。高分子鎖のハイドロゲルを作製した後に異なる分子量のゲルモノマーを浸透させ、超短パルスレーザーを用いてマイクロメートル寸法のハイドロゲル三次元構造を異なる種類のハイドロゲル内部に作製できることを実証した。ハイドロゲルの組み合わせにより屈折率差が生じて光導波が可能となるだけでなく、力学特性が異なる高分子をフィラーとして組み合わせることで細胞親和性の高いハイドロゲル三次元構造の作製が期待できる。開発した技術によりハイドロゲルの力学的特性が変化することを実証した。また、ハイドロゲル内に作製した金属微粒子の光学特性がセンシングに応用できることを実証した。並行して、温度により体積相転移するポリ（N-イソプロピルアクリルアミド）(pNIPAM)内部に三次元金属微細構造を作製し、光吸収増大に伴う局所的熱効果により機能因子のチャネル内流量制御に向けた研究を実施した。金属イオンは硝酸銀ならびに塩化金酸によるものを用いた。レーザー光源として波長522 nmのフェムト秒レーザーを使用し、構築した三次元ステージとレーザー照射時のリアルタイム観察実験系を用いてハイドロゲル内部に局所的に金属微細構造を作製した。チャンネル近傍に作製した金属構造への光刺激により、チャンネル内における流速が変化することを実験的に確認し、高機能ハイドロゲル実現に向けた当該技術の有用性を実証した。以上の成果を学術論文誌ならびに国際会議等において発信した。
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