Synthesis of a novel resin with reversible hydrophobicity/hydrophilicity transition caused by temperature trigger, and its development to the dental biomaterials

温度引发可逆疏水/亲水转变的新型树脂的合成及其牙科生物材料的开发

• 批准号: 19K10186
• 负责人: 根津 尚史
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Health Sciences University of Hokkaido
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K10186/
• 关键词: 温度誘起ぬれ性可逆転移; 転移温度の環境極性依存; NIPAm（疎水/親水転移モノマー）; HEMA（極性モノマー）; MMA（低極性モノマー）; 三元モノマー共重合体; 透明性; 接触角; NIPAm; MMA（低極性モノマー））; 相溶性; 低温加熱重合; ポリ（N-イソプロピルアクリルアミド）; PNIPAm; top-view法; 相転移温度精密測定; 全自動濁度変化測定; PNIPAｍ; 歯科用レジン; 疎水/親水転移; 転移温度

１．前年度に設計の確定した合成条件に従い、NIPAm/(HEMA+MMA)三元共重合体を低温加熱の粉液重合法で合成した。加圧下の重合により無気泡の重合体を得た。重合体は、三元モノマーの組成により透明性から半透明性を呈した。２．10℃⇔40℃の繰り返し変化で、これに対応した透明性の上昇⇔低下がみられた。このことから、温度変化により重合体中のNIPAm部の疎水/親水転移が生じて、重合体中のミクロ相状態が変化することで光学特性に影響が表れたと考えられた。３．透明/不透明性は、粉液重合で用いたPMMA粉部（MMAのみの重合体）と、重合で生じたマトリックス部（NIPAm-HEMA-MMA三元モノマーの重合体）の屈折率の違いに関連すると考察された。４．試料に温度変化を与えながら、本課題の中間成果の一つであるTopview法でぬれ性評価を行い、試験液（水）の拡張/収縮から、NIPAm単独重合体では、20⇔40℃の繰り返し変化に対してぬれ性が少なくとも4サイクルは可逆的に変化することが示された。５．0%HEMAのベースレジンでは、20℃に比べて40℃でぬれ性が低下し、温度依存のぬれ性を呈するレジンであることが示された。接触角の試験液の蒸発対策に工夫が必要であるが、連続的に温度を変化させれば、接触角が転移的に変化する温度を見出せる見通しが得られた。一方、100%HEMAのベースレジンでは両温度でぬれ性に差はなく、レジン内のNIPAm部の疎水/親水転移温度が20～40℃の範囲内にないことがうかがわれた。６．温度依存のぬれ変化が期待よりも小さかった問題については、現在のランダム共重合体ではなく、NIPAm部をグラフト化し、主鎖のHEMA、MMA部をブロック化したグラフト・ブロック共重合体に設計を変更することで改善を図れる見通しが得られた。

1.根据去年设计的合成条件，采用低温加热粉液聚合法合成了NIPAm/(HEMA+MMA)三元共聚物。通过加压聚合得到无气泡的聚合物。取决于三元单体的组成，聚合物表现出透明至半透明。 2.当温度从10℃到40℃反复变化时，观察到透明度相应增加和降低。由此认为，温度变化导致聚合物中NIPAm部分发生疏水/亲水转变，从而改变聚合物中的微相状态并影响光学性能。 3.透明度/不透明度与粉液聚合中使用的PMMA粉末（仅MMA的聚合物）和聚合过程中产生的基质部分（NIPAm-HEMA-MMA三元单体聚合物）之间的折射率差异有关。 4.在对样品施加温度变化的同时，使用Topview方法评估润湿性，这是该项目的中间结果之一，并且根据测试液体（水）的膨胀/收缩，NIPAm均聚物从20℃反复循环至10℃。 40℃下，至少4个循环后润湿性发生可逆变化。对于 5.0% HEMA 基础树脂，与 20°C 相比，40°C 时润湿性下降，表明该树脂表现出与温度相关的润湿性。虽然需要采取措施来防止接触角试验液的蒸发，但我们已经获得了通过连续改变温度来找到接触角过渡变化的温度的前景。另一方面，对于100% HEMA基础树脂，在两个温度下润湿性没有差异，表明树脂中NIPAm部分的疏水/亲水转变温度不在20至40℃的范围内。 6.为了解决随温度变化的润湿变化小于预期的问题，我们设计了一种接枝/嵌段共聚物，其中NIPAm部分被接枝，主链的HEMA和MMA部分被嵌段，而不是目前的无规共聚物。我们能够看到可以通过做出改变来实现改进。

项目成果

親水表面のぬれ性評価の 精度向上に関わる技術的考察

与提高亲水表面润湿性评估准确性相关的技术考虑

• 发表时间: 2019
• 作者: ◎根津尚史;○建部二三;ハサンガジーメヘディ;○遠藤一彦
• 通讯作者: ○遠藤一彦

温度スイッチングによるレジン表面の可逆的な親/疎水性転移 ―NIPAm配合レジンの温度誘起透明性変化―

通过温度切换实现树脂表面的可逆亲水/疏水转变 - 温度引起的含 NIPAm 树脂的透明度变化 -

• 发表时间: 2022
• 作者: ○根津尚史;建部二三;遠藤一彦
• 通讯作者: 遠藤一彦

接触角の計測精度 ―Top-view法と従来法の比較―

接触角测量精度 - 顶视图法与传统方法的比较 -

• 发表时间: 2020
• 作者: ◎根津尚史;゜建部二三;ハサン ガジーメヘディ;゜遠藤一彦
• 通讯作者: ゜遠藤一彦

親水表面のぬれ性評価の 精度向上に関わる技術的考察

与提高亲水表面润湿性评估准确性相关的技术考虑

• 发表时间: 2019
• 作者: ◎根津尚史;○建部二三;ハサンガジーメヘディ;○遠藤一彦
• 通讯作者: ○遠藤一彦

不均一ぬれに対応した接触角測定法

非均匀润湿的接触角测量方法

• 发表时间: 2019
• 作者: ◎根津尚史;○建部二三;ハサンガジーメヘディ;○遠藤一彦
• 通讯作者: ○遠藤一彦