Research Abstract
スライドリングポリロタキサン架橋点とイオン基の高分子ネットワークへの導入による極めて伸張性の高い温度応答性ハイドロゲル
Extremely stretchable thermosensitive hydrogels by introducing slide-ring polyrotaxane cross-linkers and ionic groups into the polymer network
2014年10月8日 Nature Communications 5 : 5124 doi: 10.1038/ncomms6124
さまざまな刺激に応答して体積と形状を変える刺激応答性ハイドロゲルは、幅広い分野での応用が期待されている。しかし、このようなハイドロゲルはまだ商品化されておらず、そのために克服すべき問題は多い。最も重大な問題の1つは、従来の刺激応答性ハイドロゲルは一般にもろいという点にある。今回我々は、α-シクロデキストリンとポリエチレングリコールからなるポリロタキサン誘導体を架橋剤として用い、イオン基を高分子ネットワーク中に導入することによって、靭性に優れた極めて伸縮性の高い温度応答性ハイドロゲルを調製している。イオン基は、ポリロタキサン架橋剤が高分子ネットワーク中で伸びるのを促進する。架橋されたα-シクロデキストリン分子はポリエチレングリコール鎖に沿って動けるため、得られたハイドロゲルは驚くほど柔軟性が高く強靱である。さらに、このポリロタキサン架橋剤は各種ビニルモノマーと重合できるため、この架橋剤を用いてさまざまな種類の高分子ゲルの力学特性を向上させることが可能となる。
アブ ビン イモラン1*, 江崎 健太1, 後藤 弘旭1, 関 隆広1, 伊藤 耕三2, 酒井 康博2 & 竹岡 敬和1
- 名古屋大学大学院 工学研究科 物質制御工学専攻
- 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 物質系専攻
*現所属先：バングラデシュ・ユニバーシティ・オブ・エンジニアリング・アンド・テクノロジー（バングラデシュ）
Stimuli-sensitive hydrogels changing their volumes and shapes in response to various stimulations have potential applications in multiple fields. However, these hydrogels have not yet been commercialized due to some problems that need to be overcome. One of the most significant problems is that conventional stimuli-sensitive hydrogels are usually brittle. Here we prepare extremely stretchable thermosensitive hydrogels with good toughness by using polyrotaxane derivatives composed of α-cyclodextrin and polyethylene glycol as cross-linkers and introducing ionic groups into the polymer network. The ionic groups help the polyrotaxane cross-linkers to become well extended in the polymer network. The resulting hydrogels are surprisingly stretchable and tough because the cross-linked α-cyclodextrin molecules can move along the polyethylene glycol chains. In addition, the polyrotaxane cross-linkers can be used with a variety of vinyl monomers; the mechanical properties of the wide variety of polymer gels can be improved by using these cross-linkers.
