Thermoresponsive conductivity of poly(-isopropylacrylamide)/potassium chloride gel electrolytes

Chen, J.; 前川 康成; 吉田 勝; 坪川 紀夫*

Journal of Polymer Science, Part B; Polymer Physics, 40, p.134 - 141, 2001/11

https://doi.org/10.1002/polb.10077

N-イソプロピルアクリルアミドに基づくポリマーゲルは、水中において、外部環境から僅かな温度刺激を受けるとゲル体積が著しく変化することが知られている。この体積変化を電気伝導度から調べる目的で、線重合反応を利用してポリマーゲル電解質(PGE)を合成した。PGEのゲル体積は、32付近の温度で急激に変化し、この温度を境に低温側で膨潤、逆に高温側で収縮した。このようなゲルの温度特性を電気伝導度から調べたところ、ゲルの膨潤収縮挙動と良く一致することがわかった。この結果から、ポリマーの構造変化を調べる手段として、電気伝導度測定が有用であることが結論できた。

Effects of irradiation temperature on swelling and shrinking kinetics of thermo-responsive gels prepared by radiation-induced polymerization

廣木 章博*; 前川 康成; 吉田 勝; 片貝 良一*

Polymer, 42(15), p.6403 - 6408, 2001/07

https://doi.org/10.1016/S0032-3861(01)00112-4

線照射時の温度及び照射線量を細かく制御して合成したアクリロイル-L-プロリンメチルエステルゲルの膨潤-収縮速度を比較検討した。0と40の間の温度変化に伴うゲルの膨潤収縮速度は、ゲル化時の温度に大きく影響されることを見いだした。膨潤状態から収縮平衡に達するのに、LCSTより低温側で合成したゲルでは6時間、高温側で合成したゲルでは1分であることがわかった。また、SEMによる内部構造観察から、LCSTより低温側で合成したゲルは、収縮過程においてゲル表面を形成することがわかった。それに対し、高温側で合成したゲルは被覆を形成せず、多孔構造を保持していた。この被覆の存在がゲルの収縮速度を低下したと考えられる。ゲル化温度がLCSTより低温側では、ポリマー鎖が伸びた状態で架橋するのに対し、高温側では糸繭状態で架橋する。この差異が、ゲルの架橋構造を均一・不均一にし、被膜の形成を引き起こしたと推察される。

Permeability control of metal ions using temperature- and pH-sensitive gel membranes

Hendri, J.*; 廣木 章博*; 前川 康成; 吉田 勝; 片貝 良一*

Radiation Physics and Chemistry, 60(6), p.617 - 624, 2001/03

https://doi.org/10.1016/S0969-806X(00)00352-2

アクリロイル-L-プロリンメチルエステル(A-ProOMe)とアクリル酸(AAc)を含むモノマー水溶液系に線を照射した場合、これらのモノマーは重合の過程で架橋反応が同時に進行することが知られている。この放射線重合反応を利用して、コポリマーゲル膜を合成し、温度、pH変化に追従した疎水性、空孔率、カルボキシル基などの変化と金属イオンの膜透過特性について調べた。70/30mol%A-ProOMe/AAcコポリマーゲル膜を用いて、30で金属イオンの透過挙動を調べたところ、リチウムイオンがpH4.75以下で、セシウムイオンがpH4.65e以下で透過しなくなることがわかった。この透過挙動の違いを利用して、リチウムイオンとセシウムイオンを選択的に分離した。

Volume phase transition induced by temperature sensitive DL-amino acid methyl ester side chain based copolymer gels

廣木 章博*; 岩上 秀明*; 吉田 勝; 諏訪 武; 浅野 雅春; 片貝 良一*

Designed Monomers and Polymers, 3(3), p.381 - 387, 2000/00

https://doi.org/10.1163/156855500300160320

-アミノ酸の側鎖アルキル基をメチル、エチル、プロピルと変化させたメタクリロイル-DL-アミノ酸メチルエステル(MA-DL-AAOMe)を合成し、放射線重合させて得られたゲルについて、温度変化に追従した膨潤収縮挙動を側鎖アルキル基の疎水性と関連づけて調べた。メタクリロイル-DL-アラニンメチルエステル(AA=Ala)ゲルの場合、22C付近で体積相転移を示した。このゲルは、22C以下の温度で膨潤、逆にこの温度より高くなると収縮する。一方、メタクリロイル-DL-アミノ酪酸メチルエステル(AA=Abu)及びメタクリロイル-DL-2-アミノ吉草酸メチルエステル(AA=nVal)ゲルでは、0C60Cの測定温度範囲で、いずれも収縮状態(1以下の膨潤率)のみを保つことが分かった。このようなゲル(AA=Abu及びnVal)に膨潤収縮挙動をもたせるため、温度応答性をもつMA-DL-AlaOMeとの共重合を検討した。その結果、所定の温度における体積転移組成と組成の関係から求めた体積相転移温度は、MA-DL-AbuOMeゲルが-35C、MA-DL-nValOMeゲルが-58Cの値を示すことが分かった。

Annual report of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry, Japan Atomic Energy Research Institute, No.29; April 1,1995 - March 31,1996

光量子科学センター

JAERI-Review 97-004, 62 Pages, 1997/03

JAERI-Review-97-004.pdf:1.83MB

本報告書は、大阪支所において平成7年度に行われた研究活動をまとめたものである。主な研究題目は、レーザー有機化学反応の研究と放射線加工技術の基礎研究であり、本報告書では以下の研究活動について詳細に述べる。レーザー光による物質変換、レーザー光による高分子の表面化学反応、放射線による微細加工、放射線による金属微粒子の合成、線量測定および照射施設の運転・管理。

Radiation-induced polymerization of unsaturated phospholipid mixtures for the synthesis of artificial red cells

細井 文雄; 大道 英樹; 赤間 和博*; 粟井 浩二*; 中野 善郎*; 遠藤 さゆり*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 131(1-4), p.329 - 334, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(97)00156-0

人工血液の合成を目的として、細胞膜の構成物質に類似の構造をもつリン脂質を基にしたモノマーを用いて線重合を行った。分子中に2個の重合性官能基をもつモノマーDODPCと、1個のみのモノマーAODPCとで重合挙動を比較したところ、DODPCの方がより速く重合すること、また、重合物の分子量もより大きくなることがわかった。水面上にこれらのモノマーを単分子膜として展開したときの圧力と占有面積の関係から、AODPCの方がより密に充填されているため重合が抑制されるものと考えられる。次に、AODPCを原料として、ヘモグロビン、コレステロール、パルミチン酸等を混合して重合させ、脂質の2層膜を合成し、人工血液とした場合の安定性を調べたところ、照射時に2層膜の外部に過剰のヘモグロビンを共存させることにより、2層膜内のヘモグロビンの安定化が図れることを見い出した。

Radiation polymerization and crosslinking of -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

-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、40C付近から始まり、モノマーの融点(62C)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。32C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。

Thermo-responsive behavior of a methacryloyl-DL-alanine methyl ester polymer gel prepared by radiation-induced polymerization

Z-L.Ding*; 吉田 勝; 浅野 雅春; Z-T.Ma*; 大道 英樹; 片貝 良一*

Radiation Physics and Chemistry, 44(3), p.263 - 272, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0969-806X(94)90004-3

メタクリロイル-DL-アラニンメチルエステルのポリマーゲルを放射線重合によって合成したところ、ある照射線量以上で主鎖の切断を起こし低分子量化することが分った。次に、このポリマーの量点を測定したところ、32C付近で相転移を示し、これ以下では無色透明な溶液となり、この温度以上ではポリマーが析出した。また、ポリマーゲルの膨潤におよぼす温度依存性を調べたところ、分子量が低いほど低温での膨潤率が大きく、高温では収縮に長時間を要することが分った。さらに、このポリマーゲルにブリリアントブルーを包括し、ゲルからの放出性を調べたところ10Cと40Cの間で4時間インターバルでon-off制御できることが分った。

Relaxation phenomena of thermo-shrinkage of methacryloyl polymer gels with pendant -amino acid groups

吉田 勝; 大道 英樹; 片貝 良一*

Polym. J., 25(2), p.215 - 217, 1993/00

https://doi.org/10.1295/polymj.25.215

側鎖に各種アミノ酸をもつメタクリロイルモノマーを合成し、放射線重合によってゲルを得た。これらのゲルは低温で膨潤し、高温で収縮するという可逆的な温度応答性を示した。また、側鎖アミノ酸の種類及びカルボキシ保護基のアルキル基のサイズによっては、収縮状態から非可逆的な膨潤をおこすことも見出した。このような非可逆過程をおこす臨界の温度を調べた。

Effect of crystallinity on the in vivo degradation of poly(-propiolactone) prepared by radiation-induced solid polymerization in organic solvent system at low temperature

浅野 雅春; 吉田 勝; 福崎 裕延*; 熊倉 稔; 真下 透*; 湯浅 久子*; 今井 強一*; 山中 英寿*

European Polymer Journal, 26(1), p.29 - 33, 1990/00

https://doi.org/10.1016/0014-3057(90)90093-J

32-67%の結晶性をもつpoly(-プロピオラクトン)(PL)を種々の有機溶媒系を用いて低温放射線固相重合によって合成した。この場合、結晶性は、有機溶媒の種類もしくは己の量をかえることによってコントロールできる。このポリマーは、主鎖にエステル結合をもつため、生体酵素作用によって分解を受ける。このような分解は、ポリマーの結晶性に強く依存し、結果的に結晶性の減少が分解を加速する。in vivo実験系において、20週埋入後のポリマーの分解率(y)と結晶性(x)の関係は、直線となり、そこでの回帰曲線はy=1.701x+120.6(=0.985)になることが分った。