2022 Fiscal Year Research-status Report
力学刺激に応答し体積相転移するソフトマテリアルの創製
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22K20481
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
菅原 章秀 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50966447)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | ハイドロゲル / 応力応答 / 超分子結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホスト-ゲスト包接錯体を分子スイッチとして利用し、温度応答性高分子と組み合わせてネットワーク構造を形成することで、応力に応答し温度応答性高分子が相転移する挙動を見出している。ハイドロゲルの３次元網目構造中に温度応答性高分子を超分子結合により多点で固定化することでその相転移が抑制され準安定状態となる一方で、力学負荷を与えることで超分子結合が犠牲的に解離しこれにより温度応答性高分子が相転移し安定化する。このようにして力学刺激によりゲルの濁度が上昇することを報告している。
本研究ではこの機構をさらに発展させ、応力に応答し温度応答性ゲルが体積相転移する材料の実現を目指し、その設計指針を明らかにすることを目的としている。まず、１次ネットワークとしてゲスト分子を導入した温度応答性ゲルを作製した。こちらのゲルにホスト分子導入モノマーと親水性モノマーからなる網目構造を２次ネットワークとして導入した。計画当初の材料の作製に至ることはできたものの、応力に応答した体積相転移は発現せず、加熱のみにより収縮するゲルも見られた。これは親水性２次ネットワーク構造による温度応答性１次ネットワークの超分子結合による固定化の効果が弱く、準安定状態が創出されていないためにであると考えられる。これまでの結果を踏まえ、次年度ではネットワーク構造や親水・疎水基のバランスの最適化や機能発現のために有用なホスト-ゲスト錯体ペアの探索を実施する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
種々の組成のゲスト分子導入温度応答性ゲルを調製しこれを用いた超分子ゲルを合成しているが、未だ応力に応答し体積相転移するハイドロゲルは得られていない。一方で、本年度では様々なホスト-ゲスト錯体やネットワーク構造において応力に応答し濁度が変化するゲルの作製に成功しており、温度応答性高分子の相転移を力学刺激により制御できる可能性を示す所見は得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
温度応答性および親水性高分子の組成やネットワーク構造の最適化に努め、応力応答により遷移する準安定・安定状態を実現するために必要な条件の解明に注力する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由：研究進捗に応じて購入する試薬・ガラス器具の量を調整した結果差額を生じた。
使用計画：次年度においては実験の進捗に役立てるよう、主に実験試薬の購入に使用し、その他器具・消耗品においても適宜執行する。
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