2021 Fiscal Year Research-status Report
Reducing Friction of Hydrogels toward a soft artificial cartilage
| Project/Area Number |
18K14285
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
八島 慎太郎 九州大学, 理学研究院, 助教 (40768842)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ハイドロゲル / 摩擦 / 潤滑 / 関節軟骨 / 摩耗 / 表面パターニング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ハイドロゲルは柔らかく、水を多量に含む、といった特徴から生体代替組織への応用が期待される物質である。本研究では、ハイドロゲルの滑り摩擦と表面形状の関係を明らかにし、人工関節軟骨などへの生体代替組織に向けた低摩擦化手法を開発することを目的にしている。生体の関節軟骨の表面に円形凹みが存在することに着目し、同様の表面形状をゲルに付与して摩擦の速度依存性や荷重依存性などを調べることで、ハイドロゲルの摩擦が表面凹みによって低減することを確かめた。この摩擦低減の機構は表面積減少の他に、凹みから水が滲出し、潤滑に寄与することによるものであることを示した。また、摩擦相手基板の濡れ性を変化させることで、ゲルの摩擦が変化することが過去研究により示されているが、表面凹みを付与したゲルの摩擦は平坦なゲルのそれとは異なる基板濡れ性依存性を示すことが明らかになった。
人工関節軟骨などへゲルを応用するためには、滑り運動下におけるゲルの摩耗についても調査する必要があるため、研究対象としているポリビニルアルコールゲルの摩耗量を定量する方法を考案し、実施した。ポリビニルアルコールの未鹸化部には紫外吸収があるため、紫外吸収スペクトルにより、滑り運動後に潤滑液中に存在するポリビニルアルコールの濃度を評価することができた。まず基本的な調査として、Abrasive摩耗を生じると考えられる、表面に粗さをもつガラスを相手基板とした測定系での摩耗を評価した結果、滑り時間と摩耗量が正比例する関係を得ることができた。本測定系により、これまでに困難であったハイドロゲルの摩耗の定量的な測定が可能となった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
制御された表面形状を付与し、摩擦測定を実施することについて、ゲル鋳型からの転写が難しく、これについて遅れが生じている。その他の実施項目については概ね計画の内容を終了している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
制御された表面形状の付与については引き続き行い、ゲルの摩擦・摩耗を評価する。
また、ゲルの摩擦相手基板にはこれまでガラス基板を用いていたが、応用展開を踏まえてゲル－ゲルの摩擦評価に着手する。
|
| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス対応により、中止、あるいはオンライン開催された学会参加のための参加費及び旅費や、未了の摩擦・摩耗評価のための試薬等の経費が残金として生じた。次年度は引き続き行う測定に使用する試薬類や、摩耗観察用の光学部品などに使用予定である。
|
Research Products
(2 results)
