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論文

Permeation of p-nitrophenol through N-isopropylacrylamide-grafted etched-track membrane close to $$theta$$-point temperature

廣木 章博*; 吉田 勝; 長岡 範安*; 浅野 雅春; N.Reber*; R.Spohr*; 久保田 仁*; 片貝 良一*

Radiat. Eff. Defects Solids, 147, p.165 - 175, 1999/00

N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)のポリマーゲルは、32$$^{circ}$$C付近に下限臨界共溶温度(LCST)を持つため、この温度の前後で可逆的な膨潤収縮挙動を示すことが知られている。孔径が2.5$$mu$$mで、かつ形状が円柱状の貫通孔からなるイオン穿孔膜に、上述のNIPAAmゲルを放射線グラフトした。グラフトしたNIPPAmゲル層は温度変化に追従した、伸びたり縮んだりするため、孔のサイズ制御が可能となる。この機能性多孔膜の性能をp-ニトロフェノール(PNP)の透過から調べた。その結果、PNPの透過は、30$$^{circ}$$Cで著しく抑制され、7.12$$times$$10$$^{-5}$$cm/minの値を示した。これに対し、29$$^{circ}$$Cと31$$^{circ}$$Cでの透過は、30$$^{circ}$$Cに比べて約100倍近く加速された(29$$^{circ}$$Cが3.84$$times$$10$$^{-3}$$cm/min,31$$^{circ}$$Cが2.46$$times$$10$$^{-3}$$cm/min)。30$$^{circ}$$Cにおける透過の抑制は、29$$^{circ}$$C付近に存在する$$theta$$温度の存在により説明することができる。$$theta$$温度ではNIPPAmと水との親水性相互作用が見掛け上、消失する。この作用によって、30$$^{circ}$$Cで透過が抑制されたものと考えられる。

論文

Simultaneously occurring process of radiation-induced polymerization, crosslinking, and degradation of N-isopropylacrylamide

吉田 勝; 長岡 範安*; 浅野 雅春; 諏訪 武; 久保田 仁*; 片貝 良一*

J. Polym. Sci., Part A, 35, p.3075 - 3077, 1997/00

N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)は62$$^{circ}$$Cに融点を持つ結晶性モノマーであり、水に可溶である。このモノマーを、融点以下での結晶状態、逆にこの温度以上での溶融状態、あるいは水に溶解させた状態で放射線を照射すると、いずれの計においても、重合が起こることを見い出した。この場合、放射線による重合過程で、架橋剤が存在しないにもかかわらず自己架橋と分解が同時に起こることも明らかとなった。得られたポリマーゲルは、32$$^{circ}$$Cで体積相転移をともなう。0$$^{circ}$$Cと50$$^{circ}$$Cで測定した体積変化の比は架橋密度によって影響される。そこで、この関係から、NIPAAmの放射線による重合過程での架橋と分解のメカニズムを考察した。

論文

Reversible on-off switch function of ion-track pores for thermo-responsive films based on copolymers consisting of diethyleneglycol-bis-allylcarbonate and acryloyl-L-proline methyl ester

吉田 勝; 長岡 範安*; 浅野 雅春; 大道 英樹; 久保田 仁*; 小倉 紘一*; Vetter, J.*; Spohr, R.*; 片貝 良一*

Journal of Nuclear Materials, 122(1), p.39 - 44, 1997/00

イオン穿孔技術と新しい機能材料を組み合わせることによって、僅かな温度の変化に敏感に応答するインテリジェント化学弁を調製した。機能材料は、放射線感受性の材料として知られているジエチレングリコールビスアリルカーボネート(CR-39)と温度応答ゲルとして新しく開発されたアクリロイル-L-プロリンメチルエステル(A-ProOMe)のコポリマーからなる。このコポリマー膜へのイオン穿孔の形成は11.6MeV/n$$^{208}$$Pbイオンを照射ののち、6M水酸化ナトリウム水溶液中、60$$^{circ}$$Cで10分エッチングすることにより行った。コポリマー膜中に形成されたイオン穿孔の孔径は、水中において30$$^{circ}$$Cで0.3$$mu$$m、0$$^{circ}$$Cで完全に閉まった状態を示すことが分かった。

論文

Application of ion beams to synthesis of environmentally responsive track membranes

大道 英樹; 吉田 勝; 浅野 雅春; 長岡 範安*; 久保田 仁*; 片貝 良一*; Spohr, R.*; Reber, N.*; Wolf, A.*; G.M.Alder*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 131(1-4), p.350 - 356, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(97)00152-3
 被引用回数：20 パーセンタイル：81.03(Instruments & Instrumentation)

機能性をもつ有機多孔膜の合成を目的として、核子あたり10MeVのエネルギーの各種の重イオンビームをポリエチレンテレフタレート、CR-39などの高分子フィルムに照射した。イオンを照射したときに発生する2次電子の寄与も考慮した限定的エネルギー損失RELとイオンの飛跡に沿った高分子フィルムの相対的エッチング速度Qとの関係を求め、高分子フィルムに円筒状の孔を形成する条件を見い出した。次に、重合体がゲルの性質を示すモノマーを多孔膜の孔の部分において放射線グラフト重合法により結合させた。この多孔膜を水中に浸漬したとき、結合したゲルの温度変化による膨潤・収縮現象に基づき、多孔膜の孔を水の温度により開閉できることを示した。この多孔膜を用いて、水、コリン、インシュリンなどの透過性を調べたところ、ゲルの相転移点付近で透過速度に急激な変化が起こることを見い出した。

論文

Thermo-sensitive permeability control of polymer membranes based on N-isopropylacrylamide

長岡 範安*; 吉田 勝; 浅野 雅春; P.Apel*; 久保田 仁*; 片貝 良一*

Pharm. Sci., 2(6), p.265 - 268, 1996/00

https://doi.org/10.1111/j.2042-7158.1996.tb00608.x

N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)を水溶液系で放射線重合させ、経皮デリバリーシステムへ応用するための自己架橋型ゲル膜を調製した。30kGy照射で得たゲル膜からP-ニトロフェノールの透過は、30$$^{circ}$$Cで極大に達した。電子顕微鏡観察の結果から、30$$^{circ}$$Cで極大に達した原因は収縮ゲルのネットワークが不安定なため、マトリックスがポンプ効果を発現したためである。これに対し、30$$^{circ}$$C以下の温度での透過抑制は、膨潤したゲルのネットワーク構造を介しての拡散が律速になることに起因している。逆に、30$$^{circ}$$C以上でのそれは硬い表面バリアーの形成に起因していることが判明した。

論文

Radiation polymerization and crosslinking of $$N$$-isopropylacrylamide in aqueous solution and in solid state

Safranj, A.; 長岡 範安*; 吉田 勝; 久保田 仁*; 大道 英樹; 片貝 良一*

JAERI-Conf 95-003, p.434 - 438, 1995/03

$$N$$-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)を固相および水溶液系で放射線重合させた場合、重合過程で架橋ポリマーが形成されてくることを見出し、この架橋メカニズムをパルスNMRを用いて検討すると同時に、得られたポリマーゲルの温度応答機能に関しても調べた。固相重合系の場合、重合は、1kGy照射で比較したとき、40$$^{circ}$$C付近から始まり、モノマーの融点(62$$^{circ}$$C)付近で最大(100%)に達した。一方、ゲルは、水の存在下でNIPAAmを照射した時に形成されることがわかった。32$$^{circ}$$C付近に体積相転移をもつこのゲルの体積変化は、50kGy照射付近で極小値を与えた。パルスNMRの実験データから、NIPAAmゲルの架橋構造は3段階からなることがわかった。すなわち、それらは、50kG以下の領域でのtree状構造、50kGy付近でのladder状構造、50kGy以上の領域でのbroken-ladder状構造からなる。

論文

Temperature-responsive characteristics of $$N$$-isopropylacrylamide-grafted polymer films prepared by photografting

久保田 仁*; 長岡 範安*; 片貝 良一*; 吉田 勝; 大道 英樹; 畑 安雄*

Journal of Applied Polymer Science, 51(5), p.925 - 929, 1994/01

https://doi.org/10.1002/app.1994.070510514
 被引用回数：42 パーセンタイル：84.18(Polymer Science)

温度応答性を付与した高分子膜の合成を目的として、ポリエチレン(PE)およびエチレン-ビニルアルコールコポリマー(EVA)フィルムへの$$N$$-イソプロピルアクリルアミド(N1PAAm)の光グラフト重合を光増感剤のキサントンを用いて行い、グラフトフィルムの温度応答性を調べた。その結果、グラフトフィルムは、30$$^{circ}$$C付近を境に、低温膨油-高温収縮の可逆的な温度応答性を示すことがわかった。この温度応答性は、フィルムの厚さ、グラフト鎖のフィルム内での分布状態、フィルムの結晶性などによって強く影響を受けることが判明した。

論文

Synthesis of poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels by radiation polymerization and cross-linking

長岡 範安*; Safranj, A.; 吉田 勝; 大道 英樹; 久保田 仁*; 片貝 良一*

Macromolecules, 26(26), p.7386 - 7388, 1993/00

https://doi.org/10.1021/ma00078a046
 被引用回数：79 パーセンタイル：96.52(Polymer Science)

インテリジェント材料の合成を目的として、水の存在下でN-イソプロピルアクリルアミドを放射線重合させたところ、その重合過程で架橋したポリマーゲルが生成された。この架橋ゲルの生成に必要な照射線量は、10%(w/w)モノマー水溶液系の場合、約71Gyであった。ゲルの温度応答性を調べたところ、30$$^{circ}$$C付近で典型的な低温膨潤-高温収縮の体積相転移を示した。しかし、そのパターンは照射線量により著しく異なることから、50kGy以下の線量ではトリー型の架橋ポリマーが生成し、50kGyになるとはしご型に変わったのち、それ以上の線量では一部が分解したはしご型のポリマーになっていることが考えられる。

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