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and Pb adsorption南川 卓也; 杉田 朝子; 深草 智穂子*; 山田 鉄兵*; 関根 由莉奈
Separation and Purification Technology, 378(3), p.134780_1 - 134780_9, 2025/12
被引用回数：4 パーセンタイル：0.00(Engineering, Chemical)毒性のある架橋剤や合成添加物を使わずに、弱アルカリ溶液(NaOH、KOH、LiOH、またはアンモニア)を用いた凍結誘起物理架橋によりスポンジ状のキトサンハイドロゲルを製造するための持続可能で化学薬品を使用しない戦略を報告する。得られた凍結架橋バイオマスベースのキトサンスポンジハイドロゲルは、相互に連結したマクロ細孔、高い透水性、優れた圧縮性、および機械的回復性を示した。これらの特徴により、有害重金属の優れた吸着が可能になり、従来のハイドロゲルをはるかに上回るCuで146.7mg/g、Pbで192.3mg/gの最大容量を達成した。特に、Cuの吸着は目に見える色の変化と機械的強度の向上を引き起こし、これはキトサンのアミノ基/ヒドロキシル基と吸着イオンとの間の金属誘起二次架橋に起因する。Cuの吸着はまた、キトサンの官能基との配位により、ハイドロゲルのヤング率の測定可能な増加をもたらした。この剛性の向上により、環境条件下での安定した再利用が可能になる。
関根 由莉奈; 本田 みちよ*; 杉田 朝子; 南川 卓也; 坂中 鈴実*; 深澤 倫子*; 有賀 克彦*
ACS Applied Materials & Interfaces, 17(37), p.52768 - 52778, 2025/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nanoscience & Nanotechnology)Sustainable and chemically stable hydrogels are essential for biointerface engineering under alkaline conditions. We developed an alkali-resistant hydrogel from carboxymethyl cellulose nanofibers (CMCF) using freeze-drying and mild heating, which induces partial esterification and densifies the network while maintaining porosity. The resulting hydrogels remain stable at pH 9.7 and allow uniform polydopamine (PDA) coating at pH 8.5. The PDA-coated hydrogels exhibit high water content, robust stability, and excellent biocompatibility, supporting 3D culture of human fibroblasts for over 30 days. This green and versatile platform offers potential for regenerative medicine and environmental applications.
阿部 一英; 杉田 朝子; 関根 由莉奈; 南川 卓也
no journal, ,
Freeze crosslinked carboxymethylcellulose nanofiber (CMCF) hydrogels are physically crosslinked materials with high porosity and high mechanical strength, but their stability is limited under neutral and alkaline conditions. This study investigates the effects of freeze-drying and heat treatment on improving stability. Stability tests in different pH conditions showed that untreated hydrogels dissolved within minutes, while heat-treated freeze-dried hydrogels remained intact for over a week. PXRD and IR analyses suggest enhanced hydrogen bonding as the key mechanism. This simple treatment method improves hydrogel stability, expanding its potential applications.
南川 卓也; 杉田 朝子; 関根 由莉奈
no journal, ,
キトサンはカニやエビの殻由来の天然多糖で、生分解性や抗菌性に優れ、医療や環境分野での応用が期待されている。特にキトサンハイドロゲルは創傷被覆材や金属吸着材として有望だが、単体では脆弱で強度に課題がある。そこで従来は添加物でこれを補強しているが、環境負荷や毒性の懸念がある。本研究では、添加物を使わずキトサンのみから高強度ゲルを作製するため、独自の凍結架橋法を用いた。NaOHなどのアルカリを凍結状態で処理することで、室温処理よりも高い機械的強度を持つゲルを得ることに成功した。構造解析では分子構造に大きな差はない一方、SEM観察や圧縮試験により、凍結架橋ゲルの密な構造と高強度が確認された。また、銅イオン吸着試験では高い吸着性能と明確な色変化を示し、金属センサーとしての可能性も示唆された。本手法は環境負荷が小さく、高機能バイオマテリアルや資源回収技術への応用が期待される。
