物質輸送を精密に制御できる高分子ブラシ自己集積化多孔性膜の設計と合成

精确控制传质的聚合物刷自组装多孔膜的设计与合成

基本信息

批准号：
11167254
负责人：
伊藤嘉浩
金额：
$ 2.5万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

ポリアクリル酸の側鎖に種々の割合でシステアミンを結合したチオール含有高分子電解質を合成した。この修飾ポリアクリル酸を金を被覆した膜の上に自己集積化した。自己集積化の程度は表面プラズモン共鳴法により測定した。まずポリアクリル酸にチオール基を導入することでポリアクリル酸が自己集積化できることがわかった。また、修飾ポリアクリル酸水溶液濃度が高くなるほど、自己集積化量が増加し、ある濃度以上では一定になることがわかった。そして、この飽和集積化量は、チオール含有量の少ない修飾ポリアクリル酸ほど高いことがわかった。これは、チオール含有量が少ないほど金表面との結合点が少なく、そのため集積化の際の表面占有面積が少なくなりより多くの修飾ポリアクリル酸を集積化できるためのと考えられた。また、集積化量は、水溶液のpHやイオン強度にも依存した。低pHで集積化した場合には、集積化の際に高分子電解質が収縮しているために、占有面積が少なく、より多くの高分子電解質を集積化できた。次ぎに、このような集積化を多孔性膜上で行い、膜のpHに応答した物質透過性を調べた。低pHでは、ポリアクリル酸がプロトン化され、収縮して、孔を広げ、水透過性が高くなったが、中性pHでは、イオン化され、鎖が伸展して孔を塞ぎ、水透過性を減少させた。この刺激応答性は、集積化膜によって相違が見られた。集積化度が非常に低い場合には、殆どこの刺激応答性は観測されなかった。一方、集積量が多くなりすぎると、表面での高分子の動きが制限され、刺激応答性は減少した。中程度の集積量で最も高い刺激応答性が観測された。このように集積度の調整により水透過の刺激応答性を制御することができた。また、DNAやポリエチレングリコールの透過性についても検討した。

合成了含有与聚丙烯酸侧链结合的硫氨酸的硫醇的聚电解质。修饰的聚丙烯酸是在涂有金色的膜上自组装的。通过表面等离子体共振法测量自我整合度的程度。首先，发现聚丙烯酸可以通过将硫醇群引入聚丙烯酸来自组合。还发现，修饰的聚丙烯酸水溶液的浓度越高，自我整合量增加的量越高，并且在一定浓度或较高的情况下，恒定水平是恒定的。还发现，随着硫醇含量较低的改性聚丙烯酸，饱和整合的量较高。这被认为是因为硫醇含量越低，对金表面的附着点越少，因此在整合过程中占据的表面积降低，从而可以整合更改的聚丙烯酸。此外，整合量还取决于水溶液的pH和离子强度。当聚合物电解质以低pH为单位时，在整合过程中收缩了聚合物电解质，从而导致占用较小的面积，并且可以集成更多的聚合物电解质。然后在多孔膜上进行这种整合，以检查膜的pH值。在低pH时，将聚丙烯酸质子化并收缩，孔扩大并增加了水的渗透性，而在中性pH下，它被电离，链条延伸至阻断孔隙并降低了水的渗透率。根据综合膜，这种刺激反应不同。当整合程度非常低时，几乎没有观察到刺激反应。另一方面，如果积累量太大，则聚合物在表面上的运动受到限制，并且刺激响应减少。在中等积累中观察到最高的刺激反应。因此，可以通过调整整合程度来控制水渗透的刺激反应。我们还研究了DNA和聚乙烯乙二醇的渗透性。