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2011 年度 実施状況報告書

両親媒性ブロック共重合体の側鎖末端基に誘起される親水性・生体適合性表面

研究課題

研究課題/領域番号 23550132
研究機関東京工業大学

研究代表者

石曽根 隆  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (60212883)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワード両親媒性ブロック共重合体 / 水溶性ポリマー / 感温性ポリマー / 側鎖末端基 / リビングアニオン重合 / シーケンス
研究概要

本研究では、両親媒性ブロック共重合体中の親水性セグメントを、側鎖末端基の疎水性を利用して、空気中や真空下という疎水性雰囲気下においても優先的にかつ自発的にフィルム最表面に偏析させ、親水性・反応性・生体適合性を示すポリマー表面を構築することを目的としている。平成23年度は、疎水性のポリスチレン(Aセグメント)と親水性のポリメタクリル酸ジ(エチレングリコール)メチルエーテル(1)または対応するトリ(エチレングリコール)メチルエーテル(2)(Bセグメント)から構成されるAB型ジブロック共重合体またはBAB型ブロック共重合体を逐次的なリビングアニオン重合により合成した。得られたブロック共重合体は設計通りの分子量と組成を持ち、分子量分布も非常に狭かった。さらに、メチルエーテル部位をビニルエーテルに変えた、メタクリル酸ジ(エチレングリコール)ビニルエーテルを用いた場合も、一次構造の明確な両親媒性ブロック共重合体が得られることを見出した。側鎖ビニルエーテル残基は、酸性条件下において定量的に極性のヒドロキシ基に変換が可能であった。これに加えて、鎖末端にヒドロキシ基を有するポリスチレンをリビングアニオン重合(開始剤法)によって合成し、その末端ヒドロキシ基をαーフェニルアクリル酸エステルに変換した。続いて、この末端官能基化ポリスチレン(Aセグメント)と、スチレンと(1)から構成されるAB型ブロック共重合体の活性末端アニオンとのカップリング反応により、ABA型ブロック共重合体を合成することに初めて成功した。このシーケンスの異なる両親媒性ブロック共重合体は、上記の反応経路によって初めて合成が可能となったものであり、今後の表面構造の解析研究においてブロックシーケンスの影響を検証する上で非常に重要な試料となる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成23年度は、新規メタクリル酸エステル類のリビングアニオン重合と一次構造の明確な両親媒性ブロック共重合体の合成に成功した。また、側鎖官能基の定量的な変換反応が進行することも確認した。これに加えて、当初の目標にはなかったシーケンスの異なる両親媒性ブロック共重合体の合成にも初めて成功した。ただし、当初の目標であったポリマーの表面構造の解析については、現時点で全ての解析結果が得られてないことから、上記の達成度評価とした。

今後の研究の推進方策

平成24年度は、引き続き両親媒性ブロック共重合体の精密合成を続けることに加え、表面構造の解析と表面の化学修飾を行うことを予定している。表面構造の解析では、東京大学の横山英明准教授との共同研究により、ブロック共重合体(またはポリマーブレンド)をキャストして得られる最表面(またはバルク)の構造をXPS、SIMS、AFM、TEM、小角X線散乱、QCM、接触角測定などで分析し、親水性セグメントが自発的に表面に偏析する条件(末端基構造、側鎖長、分子量、セグメント組成比、ブレンド比、キャスト溶媒、脱保護条件、アニーリング条件など)を明らかにする。キャストフィルムでは、オリゴ(エチレングリコール)側鎖末端の疎水性トリアルキルシリル基やビニル基により誘発され、最表面に水溶性セグメントが濃縮されることが期待される。

次年度の研究費の使用計画

平成24年度の研究費(130万円)使用計画は、合成用試薬やガラス器具を中心とした物品購入費に加えて、旅費として国際学会参加費用(2012年6月、アメリカ、バージニア工科大、MACRO2012)を計上する予定である。国際学会では、平成23年度に達成できた研究成果の発表を行う予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (3件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Facile Synthesis of Triblock Co- and Terpolymers of Styrene, 2-Vinylpyridine, and Methyl Methacrylate by a New Methodology Combining Living Anionic Diblock Copolymers with a Specially Designed Linking Reaction2011

    • 著者名/発表者名
      Akira Hirao, Yuri Matsuo, Toshiyuki Oie, Raita Goseki, Takashi Ishizone, Kenji Sugiyama, André H. Gröschel, Axel H. E. Müller
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 44 ページ: 6345-6355

    • DOI

      10.1021/ma201352z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile Synthetic Approach to Exact Graft (Co)polymers and Double-Tailed Polystyrene : Linking Reaction of Living Anionic Polymers with Specially Designed In-Chain-Multifunctionalized Polystyrenes2011

    • 著者名/発表者名
      Akira Hirao, Masahiro Uematsu, Ryosuke Kurokawa, Takashi Ishizone, Kenji Sugiyama
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 44 ページ: 5638-5649

    • DOI

      10.1021/ma200956x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Living Anionic Polymerization of 1,4-Divinylbenzene2011

    • 著者名/発表者名
      Akira Hirao, Shunsuke Tanaka, Raita Goseki, Takashi Ishizone
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 44 ページ: 4579-4582

    • DOI

      10.1021/ma2010487

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Water-Soluble Poly[oligo(ethylene glycol) methacrylate]s by Living Anionic Polymerization of Oligo(ethylene glycol) Vinyl Ether Methacrylates2011

    • 著者名/発表者名
      Jun Yamanaka, Takashi Kayasuga, Mana Ito, Hideaki Yokoyama, Takashi Ishizone
    • 雑誌名

      Polym. Chem.

      巻: 2 ページ: 1837-1848

    • DOI

      10.1039/c1py00118c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] General and Facile Approach to Exact Graft Copolymers by Iterative Methodology Using Living Anionic In-Chain-Functionalized AB Diblock Copolymers as Key Building Blocks2011

    • 著者名/発表者名
      Akira Hirao, Kota Murano, Ahmed Abouelmagd, Masahiro Uematsu, Shotaro Ito, Raita Goseki, Takashi Ishizone
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 44 ページ: 3302–3311

    • DOI

      10.1021/ma200186p

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermally robust nanocellular thin films of high-Tg semifluorinated block copolymers foamed with supercritical carbon dioxide2011

    • 著者名/発表者名
      Rui Zhang, Cedric Dutriez, Kenji Sugiyama, Takashi Ishizone, Hideaki Yokoyama
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 7 ページ: 4032-4038

    • DOI

      10.1039/C0SM00736F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Ring-Opening Polymerization of Glycidyl Methacrylate: Toward the Synthesis of Cross-Linked (Co)polyethers with Thermoresponsive Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Amelie Labbe;, Anne-Laure Brocas, Emmanuel Ibarboure, Takashi Ishizone, Akira Hirao, Alain Deffieux, Stephane Carlotti
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 44 ページ: 6356-6364

    • DOI

      10.1021/ma201075n

    • 査読あり
  • [学会発表] Synthesis of New Polymers Containing Adamantyl Groups2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ishizone
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Bilateral Polymer Symposium(招待講演)
    • 発表場所
      National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      September 15, 2011
  • [学会発表] Anionic Polymerization of N,N-Dialkylmethacrylamides and alpha-Methylene-N-methylpyrrolidone2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ishizone
    • 学会等名
      Japan-Korea Joint Seminar 2011(招待講演)
    • 発表場所
      Hokkaido University, Sapporo, Japan
    • 年月日
      October 30, 2011
  • [学会発表] Anionic Polymerization of alpha-Methylene-N-methylpyrrolidone2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ishizone
    • 学会等名
      International Symposium on Ionic Polymerizations, IUPAC'11(招待講演)
    • 発表場所
      University of Akron, Akron, USA
    • 年月日
      July 11, 2011
  • [図書] ベーシックマスター高分子化学 西久保忠臣編2011

    • 著者名/発表者名
      石曽根隆(共著)
    • 総ページ数
      394
    • 出版者
      オーム社
  • [図書] Complex Macromolecular Architectures: Synthesis, Characterization, and Self-Assembly, Nikos Hadjichristidis, Akira Hirao, Yasuyuki Tezuka, Filip Du Prez (Ed.)2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ishizone
    • 総ページ数
      832
    • 出版者
      WILEY
  • [産業財産権] 耐熱性に優れる重合体の製造方法2011

    • 発明者名
      石曽根隆
    • 権利者名
      石曽根隆
    • 産業財産権番号
      特許: 特願2011-174585
    • 出願年月日
      2011年08月10日

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公開日: 2013-07-10   更新日: 2013-09-04  

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