配向性の自由制御による新奇な高強度ゲルの創製および生物分野への応用探索

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K21923
• 研究機関: 秋田県立大学
• 研究代表者: きゅう 建輝 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40244511)
• 研究分担者: 伊藤 一志 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (30507116) ; 境 英一 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (70581289)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: ハイドロゲル

研究実績の概要

本研究では三次元網目構造を有する高強度のゲルを作製し、さらに加熱乾燥により水素再結合を起こさせ、配向度を自由に制御できる網目構造の疑似生体組織のバイオマテリアルを開発する。異方性を活かした様々な内部構造と力学特性を有するハイドロゲルの最適な創製条件を明らかにするとともに、バイオセンサ、生物学、組織工学などの新たな学術分野を開拓するために重要な材料創出理論を提供する。
本年度はカルボキシメチルセルロース（CMC）/ポリアクリルアミド（PAA）ハイドロゲルを引張固定し，60°Cで乾燥させることでゲルを形状固定させ異方性を持たせ，その延伸加工したハイドロゲルの力学特性と微細構造に及ぼす形状固定温度の影響を調べた．力学特性の結果から引張強度の差は形状固定温度増大に伴い，増加した．値は75°Cで最大値をとり，105°C以降で大きく低下していることがわかった．また内部構造の結果からゲルは形状固定温度増大に伴い細孔が収縮しており，延伸方向と垂直の方向では細孔が延伸により変形している様子が確認できた．得られた結果から本実験において最も異方性を付与できる温度は75°Cであるとわかった．

研究成果

• [雑誌論文] A tough hydrogel with fast self-healing and adhesive performance for wearable sensors (2022)
  • 著者名/発表者名: Lu Chunyin、Qiu Jianhui、Zhao Wei、Sakai Eiichi、Zhang Guohong
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 巻: 632 ページ: 127793～127793
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.127793
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Low-temperature adaptive conductive hydrogel based on ice structuring proteins/CaCl2 anti-freeze system as wearable strain and temperature sensor (2021)
  • 著者名/発表者名: Lu Chunyin、Qiu Jianhui、Zhao Wei、Sakai Eiichi、Zhang Guohong、Nobe Rie、Kudo Makoto、Komiyama Takao
  • 雑誌名: International Journal of Biological Macromolecules 巻: 188 ページ: 534～541
  • DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.08.060
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simple preparation of carboxymethyl cellulose-based ionic conductive hydrogels for highly sensitive, stable and durable sensors (2021)
  • 著者名/発表者名: Lu Chunyin、Qiu Jianhui、Sun Manxi、Liu Qifan、Sakai Eiichi、Zhang Guohong
  • 雑誌名: Cellulose 巻: 28 ページ: 4253～4265
  • DOI: 10.1007/s10570-021-03800-2
  • 査読あり
• [学会発表] 優れた力学特性をもつダブルネットワークPAAヒドロゲルの設計と作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 陸 春因, 邱 建輝, 劉 啓凡, 境 英一, 張 国宏
  • 学会等名: M&M材料力学カンファレンス 2021年 一般社団法人 日本機械学会