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超高強度ダブルネットワークゲルの化学種多様化と人工軟骨としての応用

超高强度双网络凝胶化学种类多样化及其在人工软骨中的应用

基本信息

批准号：
12F02340
负责人：
グン剣萍
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では「犠牲結合原理」を元に設計された、＋と－のモノマーをランダム共重合させることで得られる高強度両性イオン性ゲル（PAゲル）について、その強度の改良、高強度化メカニズム解明、および生体材料としての応用を目指した。昨年度は（共重合ではなく）ポリカチオン存在下でポリアニオンを重合するという方法で、同様の強靭性を有するポリイオンコンプレックスゲル(PICゲル)が得られた。PICゲルは、熱を掛ける、または塩を添加することにより容易にゾル-ゲル転移を起こすことが分かっており、加工性・成型性に優れる素材として有用である。そこで本年度は、PICゲルの詳細な物性、および加工法を研究した。PICゲルは、PAゲルと比べて極めて高い弾性率を示した。弾性率はイオンコンプレックスの状態と関連していると考えられ、イオン基の配列が整っていることにより強いイオン架橋が形成されることが主因と考えられる。このような強いイオン架橋を破壊するには大きなエネルギーを必要とするため、本ゲルの破壊靱性は11.8kJ/m^2にも達した。これは報告されているゲルの破壊エネルギーとしては最大のクラスに属する。本ゲルはタンパク質吸着を示さず、生体適合性が高いことも示唆された。さらに、PAゲルと同様に、ゲルを切断して再接合させることにより亀裂が消失する、自己修復性も示した。このような優れた特性は、再形成させたPICゲルでも変わらなかった。再形成法を応用して、PICゲルを濃厚塩化ナトリウム溶液に溶解させた後、純水中に糸状に押し出すことにより、PICゲル繊維が得られた。同様に、溶液を薄く基板にコートし、純水に浸すことによってゲル薄膜を、溶液を純水に滴下することによってゲルカプセルを得ることが出来た。以上のことから、今回開発したPICゲルは強度・加工性・生体適合性を併せ持つ、特に医療面で将来有望な材料であることが示唆された。

This research is based on the "Principle of Combination of Animals" and the design of the element is based on the coincidence of the original design and the +と-のモノマーをランダムto achieve high-strength properties.オン性ゲル (PAゲル) について, そのstrength の Improvement, high-strength メカニズムclearly, およびbiomaterials としての応用を目した. Yesterday's year's は (together overlapping ではなく) ポリカチオン's existence でポリアニオンを coincident するという methodで, the same strong and tough を有するポリイオンコンプレックスゲル (PICゲル) られた. PICゲルは、热を hangける、または塩をaddすることによりEASYにゾル-ゲル転It is a good material that has good processing properties and formability, and it is a useful material. This year, we will conduct research on detailed physical properties of PIC and processing methods. PIC ゲゲルは and PA ゲルと are higher than the べて极めて and have higher performance rates. The elasticity rate is はイオンコンプレックスのstatusとrelatedしているとtestえられ、イオンbaseの配The main reason for the formation of the bridge is the main reason for the formation of the bridge. It's necessaryとするため、本ゲルの波壊靱性は11.8kJ/m^2にも达した.これは Report されているゲルの波壊エネルギーとしては大のクラスに genus する. The quality of this product is adsorbed and the biocompatibility is high.さらに, PA ゲルと同様に, ゲルをcut off して and rejoined させることにより亀亀がdisappeared する, self-restorative もshow した.このような优れたcharacteristicsは、reformed させたPICゲルでも変わらなかった. Reformulation method: use して, PIC ゲルを thickened ナトリウム solution and dissolve させた后, pure water, に糸-shaped に pressing し出すことにより, PIC ゲル繊维が得られた. Same as the solution, thin substrate, pure water immersion, thin film , the solution is pure water, and it comes out when the solution is dropped. The above-mentioned materials, the strength, processability, and biocompatibility of the PIC materials that have been developed this time, and the characteristics of the materials that have special medical applications are promising in the future.