Structure of water and polymer network in poly(vinyl alcohol) hydrogels with repeated freezing-thawing cycles

凍結融解に伴うポリビニルアルコールハイドロゲル中の水及びポリマーネットワークの構造変化

関根 由莉奈   ; 石川 希*; 深澤 倫子*

Sekine, Yurina; Ishikawa, Nozomi*; Fukazawa, Tomoko*

ポリビニルアルコール(PVA)ハイドロゲルは、柔軟で高い生体適合性を有することから生体材料として展開されている。特に、反復凍結融解法により生成する物理架橋PVAハイドロゲルは架橋剤を含まないため、低毒性の材料として応用が期待されるが、強度や耐久性の向上等の課題が残されている。本研究では、反復凍結融解に伴うゲル中の水と高分子ネットワークの構造変化を調べることを目的として、ラマン散乱測定を行った。結果、凍結融解の反復回数に伴いO-H伸縮振動の振動数は増加し、14回を超えると減少した。これは、凍結融解の回数に伴い水の構造が変化したことを示す。ゲルのミクロ構造と機械的特性の関係を調べるため、圧縮試験を行った。結果、反復回数に伴い力学強度は増加したが、10回を超えると減少傾向を示した。本研究の結果は、反復回数がある一定値を超えるとPVAハイドロゲル中の水分子及び高分子ネットワーク構造変化し、力学強度が減少することを示す。以上の結果を基に、凍結融解に伴うゲルの構造変化のメカニズムを議論する。

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