水中の分子・イオンと選択的に相互作用する機能性炭素材料の開発

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成
• 研究課題/領域番号: 22H04548
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 仁科 勇太 岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 研究教授 (50585940)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ヒドロゲル / 酸化グラフェン / 抗菌 / 保水

研究実績の概要

酸化マグネシウム (MgO) とポビドンヨード (PVP-I) から構成される酸化グラフェン (GO) ベースのヒドロゲルを合成した。ハイドロゲル中の GO は 2 つの役割を果たしている；１）自己組織化によるゲル化剤、および ２）MgO および PVP-I のキャリア。一方、MgO 粒子は、ヒドロゲルの凝集力と接着強度を高める架橋開始剤および充填剤として機能していると考えられる。さらに、MgO は抗菌活性を促進し、細胞活動を制御しすることも分かった。さらに、PVP-I はヒドロゲルから遊離ヨウ素をゆっくりと放出し、時間の経過とともに殺菌活性を示した。ヒドロゲル内の GO、MgO、および PVP-I の組み合わせは、導電性、液体吸収能力、保水能力、水蒸気透過率、および完全性値の向上に寄与していることが分かった。これらの発見は、GO ベースのヒドロゲルが生物医学応用、特に病理学的創傷や外科的創傷の治療に有望な材料である可能性があることを示している。

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

論文掲載および国際学会発表（招待講演）を行うなど、順調に研究が進んでいる。

今後の研究の推進方策

水とカーボンの相互作用を利用した、新規機能材料の創出に取り組む。

研究成果

• [雑誌論文] Non-Enzymatic Detection of Glucose Levels in Human Blood Plasma by a Graphene Oxide-modified Organic Transistor Sensor (2023)
  • 著者名/発表者名: Haonan Fan, Yui Sasaki, Qi Zhou, Wei Tang, Yuta Nishina, and Tsuyoshi Minami
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 59 ページ: 2425-2428
  • DOI: 10.1039/D2CC07009J
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Graphene oxide-based multi-component antimicrobial hydrogels (2022)
  • 著者名/発表者名: Mohammed Zahedul Islam Nizami, Benoit Denis Louis Campeon, Akira Satoh, Yuta Nishina
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 95 ページ: 713-720
  • DOI: 10.1246/bcsj.20220017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nanocellulose Paper Semiconductor with a 3D Network Structure and Its Nano–Micro–Macro Trans-Scale Design (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Koga, Kazuki Nagashima, Koichi Suematsu, Tsunaki Takahashi, Luting Zhu, Daiki Fukushima, Yintong Huang, Ryo Nakagawa, Jiangyang Liu, Kojiro Uetani, Masaya Nogi, Takeshi Yanagida, Yuta Nishina
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 16 ページ: 8630-8640
  • DOI: 10.1021/acsnano.1c10728
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Efficient and Controlled Preparation of Graphene-Based Materials and Their Application for Water Purification (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuta Nishina
  • 学会等名: IMSTEC 2022
  • 国際学会 / 招待講演