Nanoscopic structural investigation of physically cross-linked nanogels formed from self-associating polymers

自己組織化物理架橋ナノゲルのナノ構造評価

関根 由莉奈   ; 遠藤 仁*; 岩瀬 裕希*; 竹田 茂生*; 向井 貞篤*; 深澤 裕; Littrell, K. C.*; 佐々木 善浩*; 秋吉 一成*

Sekine, Yurina; Endo, Hitoshi*; Iwase, Hiroki*; Takeda, Shigeo*; Mukai, Sadaatsu*; Fukazawa, Hiroshi; Littrell, K. C.*; Sasaki, Yoshihiro*; Akiyoshi, Kazunari*

コントラスト変調中性子小角散乱法を用いてコレステロール置換プルラン(CHP)が形成するナノゲルの内部微細構造の評価を行った。溶媒の重水分率の異なるCHPナノゲル水溶液の散乱強度を分離してCHPナノゲルを構成するプルラン、コレステロール、プルランーコレステロールのcross-termの部分散乱関数を求めて解析を行った。結果、プルラン鎖が形成するナノゲル骨格は半径8.1nmの大きさであった。また、CHPナノゲル内において、約3個のコレステロール分子から成る架橋点が19個形成され、フラクタル次元2.6で分布していることを明らかにした。また、架橋点と高分子鎖のcross-termを解析したところ、部分鎖の大きさは半径約1.7nmであった。以上の結果より、ナノゲルの内部微細構造を明らかにした。

The detailed structure of a nanogel formed by self-association of cholesterol-bearing pullulans (CHP) was determined by contrast variation small-angle neutron scattering. The decomposition of scattering intensities into partial scattering functions of each CHP nanogel component, i.e., pullulan, cholesterol, and the cross-term between the pullulan and the cholesterol allows us to investigate the internal structure of the nanogel. The effective spherical radius of the skeleton formed by pullulan chains was found to be about 8.1 nm. In the CHP nanogel, there are about 19 cross-linking points where a cross-linking point is formed by aggregation of trimer cholesterol molecules with the spatially inhomogeneous distribution of the mass fractal dimension of 2.6. The average radius of the partial chains can also be determined to be 1.7 nm. As the result, the complex structure of the nanogels is coherently revealed at the nanoscopical level.