濡れた表面を瞬時かつ強固に接着するチオウレア水素結合性高分子

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今日では金属、木材、プラスチック、セラミックなど多種多様な表面を接着する材料が開発されている。しかしながら医用接着剤など濡れた表面を接着できる材料は未だ十分に開拓されていない。一方で、自然界には水棲生物が分泌する水中接着性タンパク質が存在する。ムール貝の分泌するmfp5は最も広く研究されてきた水中接着性タンパク質であり、そのアミノ酸配列中の約30%がdihydroxyphenylalanine (DOPA)と呼ばれる構造で構成される。最も典型的なアプローチはDOPAの部分構造であるカテコール基を豊富に含むバイオミメティックポリマーである。しかし、これらの材料は例外なく有機溶媒や酸化剤の添加が必要であるため、環境や生物への影響という点で好ましくない。異なるアプローチとしてポリカチオンとポリアニオンの水溶液を厳密な比率で混合して得られるコアセルベートが知られている。ところが、その硬化挙動はpH、塩濃度、温度に極めて敏感で、取扱いには高度な技術が要求される。すなわち、実用的な水中接着剤の開発は未だ困難な課題である。研究計画段階では多数のチオウレア基を主鎖中に含む直鎖状高分子を用いた水中接着剤の開発を計画していた。しかしながらこの直鎖状高分子は水中で膨潤する性質があるため、長期間使用する場合には軟化・接着強度が低下するため耐久性が問題となっていた。本研究では２０１６年度様々な重合性官能基とチオウレア基を含む分子を合成し、その膨潤特性・接着性を検討してきた。その結果として、水に不溶・膨潤しない性質でありながら水中でもガラス等の極性表面に対して良い濡れ性を示す材料を見出すことに成功した。この成果は、水中接着剤実用化のボトルネックである耐久性を劇的に改善する成果である。