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

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。

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。