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ポリアクリルアミドゲルにおける水の構造変化

Structural changes of water in polyacrylamide hydrogels

関根 由莉奈   ; 東島 優*; 深澤 倫子*; 深澤 裕

Sekine, Yurina; Tojima, Yu*; Fukazawa, Tomoko*; Fukazawa, Hiroshi

ハイドロゲルは、ポリマーから成る三次元編目に多量の水を安定に含む物質である。ゲル中の水の性質はゲル材料の特性に大きく関与する。ゲル中に存在する水は、その空間的制限やポリマーとの相互作用やからバルク水とは異なる構造や物理化学的性質を示す。例えば、ゲル中の水の凍結融解挙動が普通の水とは異なることが知られている。現在までに、ゲル内部の水は融点の異なる大きく分けて3種類の水(自由水,中間水,束縛水)が存在することが明らかになっている。3種類の水の存在比や構造は、ゲルの含水率やゲルを構成する高分子の荷電や官能基が関与する。しかしながら、それらの水の詳しい性質は未だ不明な点が多い。本研究では高分子種の違いがゲル中の水に及ぼす影響明らかにすることを目的として、ラマン散乱法を用いて含水率の異なるポリアクリルアミド(PAA)ゲル及びポリN,N-ジメチルアクリルアミド(PDMAA)ゲルの振動エネルギーの変化を調べた。この2つのポリマーは側鎖以外はほぼ同様の化学構造を有する。本発表では、振動エネルギーの変化より、ゲル中に存在する水の構造変化のメカニズムを議論する。

Hydrogels are unique materials that can contain a large amount of water in their three-dimensional polymer chain networks. Because of characteristic properties of water, hydrogels are widely used as biomedical materials. The structure of water is thus an important factor governing the chemical and physical properties of hydrogel materials. In order to investigate the effects of the side groups of polymer on the water structure, we measured the Raman spectra of polyacrylamide and poly-N,N-dimethylacrylamide hydrogels with various water contents. The results indicate that the water structure in the hydrogels depends on the structure of the side groups in the polymer chains.

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