分子配向集積化による多糖系高分子ナノ複合界面の構造構築と機能創出

通过分子取向集成进行多糖基聚合物纳米复合材料界面的结构构建和功能创建

基本信息

批准号：
09J02512
负责人：
横田慎吾
金额：
$ 3.84万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、表面開始リビングラジカル重合法によって得られる「濃厚ポリマーブラシ」に関して、糖鎖などの生体機能分子との複合化を見据えて、そのプラットフォームとして期待できる高分子電解質の高密度グラフト化を目指している。前年度は電解質型濃厚ポリマーブラシの合成について検討したが、本年度は、ブラシの表面物性(膨潤、摩擦特性)について詳細に検討した。有機テルル化合物媒介リビングラジカル重合法をグラフト重合に応用して創製した高密度ポリメタクリル酸(PMAA)ブラシ(グラフト密度:ca.0.32chains/nm^2)について、原子間力顕微鏡(AFM)コロイドプローブ法によって、その水膨潤特性を検討した。その結果、0.1 M NaCl水溶液中ではグラフト鎖が伸びきり鎖長の90%近くも伸張していることが明らかとなった。次に、AFMを用いたマイクロトライボロジー測定を行った。対向させたブラシ間の摩擦係数(μ)の速度依存性について解析したところ、良溶媒中でのPMAAブラシ間の潤滑機構は、高ずり速度領域で発現する流体潤滑と低ずり速度領域における境界潤滑とに大別された。0.1 M NaCl水溶液中においては、μ値やそのずり速度依存性が中性ブラシと類似していた。本系では、塩添加によって解離性官能基の効果が遮蔽され、中性ブラシと同様のメカニズムで低摩擦化が達成されたと考えている(ポリマーセグメント由来の高い浸透圧、高度に伸張したコンフォメーション)。一方で、高pH条件においては、超低摩擦特性(μ～10＾<-5>)が見出された。すなわち、対イオンの浸透圧効果によって、ブラシ内のグラフト鎖のより高度な伸張とブラシ表面間相相互作用のさらなる抑制が達成されたと考えられる。以上の結果は、これまで未知であった低摩擦特性などの「濃厚ブラシ効果」に対する静電相互作用の寄与を明らかにする基礎知見であるが、今後展開が期待される濃厚ブラシの機能化の観点からも有用な知見であると考えられる。

在这项研究中，通过表面发起的生物自由基聚合方法获得的“丰富聚合物刷”针对聚合物电解质的高密度移植，可以预期作为平台，目的是将其与糖链（例如糖链）结合。上一年，我们讨论了电解质型厚聚合物刷的合成，但是今年我们详细研究了刷子的表面特性（肿胀和摩擦特性）。高密度多甲基丙烯酸（PMAA）刷子（移植物密度：Ca.0.32链/NM^2）的水溶性特性通过原子核能（AFM）胶体探针方法研究了通过将有机胆介导的生物自由基聚合方法应用于移植物聚合方法而产生的。结果，据揭示了移植链已完全伸展，并在0.1 M水溶液溶液中延长了近90％的链长度。接下来，使用AFM进行微素养测量。当分析相反刷之间的摩擦系数（μ）的速度依赖性时，将良好溶剂中PMAA刷子之间的润滑机制大致分为流体润滑，这些润滑在高剪切速率区域和低剪切速率区域的边界润滑区域都表现出来。在0.1 M NaCl水溶液中，μ值及其剪切速率依赖性与中性刷子相似。在该系统中，可分离的官能团的作用是通过添加盐来掩盖的，并且据信已经达到了与中性刷子相似的机制（高渗透压，高度扩展的聚合物段构型）。另一方面，在高pH条件下发现了超低摩擦特性（μ-10^<-5>）。也就是说，据信，反子的渗透效应在刷子中实现了更高程度的移植链的扩展，并进一步抑制了刷状相互作用。以上结果是基本知识，它揭示了静电相互作用对“致密刷子效应”（例如低摩擦特性）的贡献，而摩擦效果迄今为止尚不清楚，但是从功能化厚刷子的角度来看，它也被视为有用的知识，预计将来会在未来开发。