2016 Fiscal Year Annual Research Report
Proof of the Universality of Sacrificial Bond Principle and Creation of Tough Functional Hydrogels with Variety of Sacrificial Bonds
Project/Area Number |
24225006
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
グン 剣萍 北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (20250417)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒川 孝幸 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (40451439)
中島 祐 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (80574350)
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Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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Keywords | ゲル / 犠牲結合 / 高靭性 / 高強度 / 生体材料 |
Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である本年度は、主に以下のような機能性ゲル研究を行った。 1. 天然高分子含有ダブルネットワーク(DN)ゲルの医療応用生体高分子ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸を導入した、強靭性と生体活性が付与されたDNゲルについて、各種生体活性を詳細に検討した。ヒアルロン酸含有DNゲルの皮下埋植試験を行った結果、6週間経過後も周囲の組織に顕著な炎症は確認されなかった。また軟骨前駆細胞ATDC5 をこれらゲル上で培養すると、これら細胞が外部刺激なしに軟骨細胞へと分化することが各種シグナル解析によって示唆された。本結果は、これら生体高分子含有DNゲルが良好な生体適合性と軟骨再生能を有し、医療応用に適していることを示唆する。 2. 純粋に生体高分子からなる異方性強靭ゲル ポリカチオンであるキトサンとポリアニオンであるヒアルロン酸を高温・高塩濃度下において混合し、純水で透析することにより、生体高分子からなるイオン結合ゲルを創製した。本ゲルは、自己修復性や易リサイクルを有し、また化学修飾を一切していないことから生体適合性、生分解性も期待できる、医療応用に適した強靭なゲルである。このことにより、イオン結合による強靭ゲルのコンセプトを天然高分子系に拡張した。 3. ラメラ相の構造制御による機能化 一方向に配向した多重円筒状のラメラ層を内部に有するゲルを創製した。本ゲルは、円筒の軸方向と垂直方向には良溶媒中で大きく膨潤するが、逆に軸方向には収縮するという極めて特異な異方的膨潤現象を示した。また本膨潤挙動は膨潤と脱膨潤のサイクルにより繰り返し起こることが分かった。本現象は、ゲル内におけるポリマーネットワーク層の等方的膨潤挙動とラメラ二分子膜の面積不変性を考えることで説明出来る。さらに、本ゲルの多層円筒状ラメラ相が物質拡散を阻害する効果を利用し、擬一次元拡散による薬物徐放挙動の実現に成功した。
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Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(145 results)
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[Presentation] Anisotropic Hydroxyapatite Growth in Elongated Hydrogels2016
Author(s)
Kazuki Fukao, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
Organizer
Bioceramics 28 (The 28th Symposium and Annual Meeting of the International Society for Ceramics in Medicine)
Place of Presentation
シャーロット(アメリカ)
Year and Date
2016-10-20 – 2016-10-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] In Vivo Osteoconductive Property of HAp Composite Tough DN Hydrogel2016
Author(s)
Kiyama Ryuji, Nonoyama Takayuki, Wada Susumu, Kitamura Nobuto, Kurokawa Takayuki, Nakajima Tasuku, Yasuda Kazunori, Gong Jian Ping
Organizer
Bioceramics 28 (The 28th Symposium and Annual Meeting of the International Society for Ceramics in Medicine)
Place of Presentation
シャーロット(アメリカ)
Year and Date
2016-10-20 – 2016-10-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Novel Bonding of Tough Hydrogel to Bone by Osteogenesis Penetration2016
Author(s)
Takayuki Nonoyama, Susumu Wada, Ryuji Kiyama, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Kazunor Yasuda, Jian Ping Gong
Organizer
Bioceramics 28 (The 28th Symposium and Annual Meeting of the International Society for Ceramics in Medicine)
Place of Presentation
シャーロット(アメリカ)
Year and Date
2016-10-18 – 2016-10-18
Int'l Joint Research
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[Presentation] Bioadhesion of Polyampholyte Hydrogels2016
Author(s)
Chanchal Kumar Roy, Honglei Guo, Tao Lin Sun, Abu Bin Ihsan, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
Organizer
第67回コロイドおよび界面化学討論会
Place of Presentation
北海道教育大学旭川校(北海道旭川市)
Year and Date
2016-09-24 – 2016-09-24
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[Presentation] 微粒子ゲルの摩擦低減効果2016
Author(s)
福田泰紀、黒川孝幸、中島祐、野々山貴行、グン剣萍
Organizer
第67回コロイドおよび界面化学討論会
Place of Presentation
北海道教育大学旭川校(北海道旭川市)
Year and Date
2016-09-22 – 2016-09-22
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[Presentation] 高靱性ゲルの新展開2016
Author(s)
グン剣萍
Organizer
第65回高分子討論会
Place of Presentation
神奈川大学(神奈川県横浜市)
Year and Date
2016-09-14 – 2016-09-14
Invited
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[Presentation] Novel Designing of Next-generation Biomaterials2016
Author(s)
Md. Tariful Islam Mredha, Xi Zhang, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Tasuaki Takagi, Jian Ping Gong
Organizer
北大若手研究者の会第16回研究交流会(The 16th Meeting for Young Researchers in Hokkaido University)
Place of Presentation
北海道大学(北海道札幌市)
Year and Date
2016-08-19 – 2016-08-19
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[Presentation] Developing Extremely Tough Soft Composites2016
Author(s)
Daniel R. King, Yiwan Huang, Riku Takahashi, Takuma Ikai, Tsuyoshi Okumura, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokowa, Jian Ping Gong
Organizer
The XVIIth International Congress on Rheology (ICR2016)
Place of Presentation
京都テルサ(京都府京都市)
Year and Date
2016-08-08 – 2016-08-13
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[Presentation] Developing Extremely Tough Soft Composites2016
Author(s)
Daniel R. King, Yiwan Huang, Riku Takahashi, Takuma Ikai, Tsuyoshi Okumura, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Organizer
Gordon Resarch Conference Polymer Physics
Place of Presentation
サウスハドリー(アメリカ)
Year and Date
2016-07-24 – 2016-07-29
Int'l Joint Research
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