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2021 年度 実績報告書

分子ネットと縫込み重合によるトポロジカルゲルの新規作成法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 20K21228
研究機関関西大学

研究代表者

大矢 裕一  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10213886)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワードトポロジカルゲル / 縫込み重合 / 分子ネット / 力学特性 / ポリエチレングリコール
研究実績の概要

本研究では,適度な網目径と網目数を持ち溶媒(水)に可溶な三次元網目構造体=分子ネット(MN)をポリエチレングリコール(PEG)から作成し,このMN溶液中で水溶性モノマーを重合(縫込み重合)することにより,トポロジカルな構造をもつ新規ゲル(MN-gel)を合成し,得られたMN-gelの物性を明らかにすることを目的としている。本年度は,昨年度までに確立した手法に基づき,MNおよびMN-gelを作成し,その物性を評価した。
モノマーとしてアクリル酸(AAc)を選択し, 水中 MN共存下でラジカル重合を行った。その結果,一定以上のMNおよびモノマー濃度においてMN-gelが得られた。このMN-gelをダンベル型に成形し,引っ張り試験を行なったところ,通常の化学架橋ゲルと比較して著しく大きな破断伸び(1500%)を示した。この破断伸びには,塑性変形と弾性変形の両方を含んでいた。また,水に浸漬後には,非常に高い膨潤性を示し,長時間(14日)経過後には溶解した。MN-gelではMNとPAAc鎖との絡み合いが架橋点となり,PAAc鎖の伸びにおいて,PAAc鎖もMNも破断せず,また架橋点が滑ることにより,このような物性を発現したと考えられる。
また,別のモノマーとして,N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)を用いて,MN-gelの作成を行なったところ,同様にMN-gelが得られた。このポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)PNIPAAmを用いたMN-gelは,通常のPNIPAAMよりもLCSTが低くなる傾向を示した。また,PAAcからなるMN-gelと同様に著しく大きな破断伸び(1000%)を示したが,繰り返し試験によるヒステリシスは極めて小さく,PAAcの場合よりもの大きな弾性変形領域を示し,よく伸びるだけではなく,元の大きさ近くまで回復するという高い伸縮性を示すことが分かった。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [学会発表] 刺激応答性高分子と可溶性分子ネットの絡み合いによる機能性ゲルの開発2021

    • 著者名/発表者名
      安井貴彦, 瀬古文佳, 土肥遼太, 中澤祐登, 村瀬敦郎, 葛谷明紀, 大矢裕一
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会(第8回アジアバイオマテリアル学会併催)
  • [学会発表] Preparation of Topological Gels by Penetrating Polymerization Using a Soluble "Molecular Net"2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakazawa, R. Dohi, F. Seko, T. Yasui, N. Murase, Y. Yoshizaki, A. Kuzuya, Y. Ohya
    • 学会等名
      The 8th Asian Biomaterials Congress (The 43rd JSB and 8th ABMC)
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of Topological Gels by Penetrating Polymerization with a Soluble "Molecular Net"2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakazawa, R. Dohi, F. Seko, T. Yasui, N. Murase, Y. Yoshizaki, A. Kuzuya, Y. Ohya
    • 学会等名
      The 15th International Symposium in Science and Technology 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of Topological Gel with Temperature-Responsiveness by Penetrationg Polymerization with “Molecular Net”2021

    • 著者名/発表者名
      T. Yasui, F. Seko, R. Dohi, Y. Nakazawa, N, Murase, Y. Yoshizaki, A. Kuzuya, Y. Ohya
    • 学会等名
      The 15th International Symposium in Science and Technology 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 可溶性分子ネットと縫い込み重合により調製したトポロジカルゲルの物性評価2021

    • 著者名/発表者名
      中澤祐登, 土肥遼太, 瀬古文佳, 村瀬敦郎, 能﨑優太, 葛谷明紀, 大矢裕一
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 可溶性分子ネットにより物理的に拘束された直鎖PNIPAAm からなるトポロジカルゲルの物性評価2021

    • 著者名/発表者名
      安井貴彦, 瀬古文佳, 土肥遼太, 村瀬敦郎, 能﨑優太, 葛谷明紀, 大矢裕一
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
  • [図書] 刺激応答性高分子の開発動向 監修:荏原充宏2021

    • 著者名/発表者名
      大矢裕一(分担執筆)
    • 総ページ数
      323
    • 出版者
      シーエムシー出版

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公開日: 2022-12-28  

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