Shear-Responsive Gel for Low-invasive Organ Holding Devices

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本研究課題では、せん断により液体から固体へと変化するせん断力応答性ゲルを利用し、滑りのない固定と臓器に対する低侵襲性を両立した臓器固定器具の開発を目指している。PEOやsilicaナノ粒子は生体材料として広く利用されている。また、分子量が数十万以上のポリエチレンオキシド(PEO)とナノサイズのsilicaナノ粒子の混合水溶液(以下、PEO/silica混合系)は、せん断力の付与により、液体から固体へと状態変化することが報告されている。一方で、PEO/silica混合系の物性構造相関は、せん断付与前後ともに定量的には明らかでない。そこで本年度は、せん断力応答性ゲルの効率的な物性制御を実現するため、せん断力応答性ゲルの基盤となるPEO/silica混合系について、せん断付与前後における物性構造相関の評価を行った。せん断力付与前の系は、光学顕微鏡や透過型電子顕微鏡を用いた観察により、ミクロな構造の検討を行った。得られたミクロな構造情報と、前年度までに得たマクロな物性を合わせることで、系の物性に大きな影響を与えるパラメータを明らかにした。せん断力付与後の系については、非線形領域における粘弾性測定を行った。さまざまなPEO・silica濃度の系について測定を行い、弾性率や緩和時間の相関を系統的に評価した。これらの結果は、適切な粘弾性特性を有する、PEO/silica混合系を基盤としたせん断力応答性ゲル作成の足掛かりになることが期待される。