ソフトマテリアルの自律環境応答機能を用いたキレート結合の制御

利用软材料的自主环境响应功能控制螯合物结合

基本信息

批准号：
13031032
负责人：
鈴木淳史
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Yokohama National University
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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ソフトマテリアルの一つであるハイドロゲルを取り上げ、疎水性相互作用と水素結合が主たる引力として作用するハイドロゲルを合成し、そのミクロなドメイン構造を解析し、外部環境変化に自律的に応答し、体積相転移というマクロな形態変化を生み出す物理・化学的な原理を構築した。金属イオンとのキレート結合を外部環境により制御することにより、金属イオンの選択的吸収・放出の可能性を明らかにすることを目的とし、次の成果を得た。1.ハイドロゲルセンサー:熱応答性のあるN-イソプロピルアクリルアミド(NIPA)とアクリル酸ナトリウム(SA)の共重合ゲル(NIPA-SAゲル)の相図を決定し、ゲルを構成している網目のミクロドメイン構造を評価し、網目構造の階層性を調べ、ゲルの構造と外部環境変化の影響、メゾスコピックサイズの網目構造がマクロな形態変化を生み出す原理とマクロな機能の発現に果たす役割について考察した。また、その相転移温度、膨潤比、収縮パターン変化と溶媒中金属イオン濃度の関係について詳細に調べ、ゲルの巨視的な特徴ある形態変化により、金属イオン濃度を半定量的に検知することのできるスマートセンサーへの応用の可能性を示した。2.スマートハイドロゲル(金属イオン吸収ゲル):NlPA-SAゲルを既知の濃度の金属イオン溶液に加え、その前後の金属イオン濃度を原子吸光光度計によって測定し、ゲルの金属イオン吸収量を調べた。各種金属イオン中のゲルの相図を決定し、これを基に温度変化による体積相転移に基づく金属イオンの選択吸収・放出機能を評価した。金属イオンの吸収量は、金属イオンの種類、温度、ゲル/溶媒の体積比、SA含有量、pH、時間などに依存し、ゲルの環境を適切に設定するすることにより、目的物質を、選択的かつ可逆的に吸収するゲルの開発が可能であることを示した。以上の結果により、ゲルの相がとるミクロな構造と、外部環境変化(金属イオン濃度、温度)に対して自律的に応答して体積相転移というマクロな形態変化を生み出す基本原理、さらに外部環境変化によるキレート結合の制御と微視的・巨視的構造との相関を明らかにした。

在这项研究中，我们讨论了水凝胶，一种软材料和合成的水凝胶，这些水凝胶充当疏水相互作用和氢键的主要吸引力，分析了它们的微域结构，并构建了物理和化学原理，自主和化学原理可以自主响应外部环境的变化并产生诸如体积量相位的大型相变的变化。目的是通过外部环境与金属离子控制螯合键来阐明选择性吸收和释放金属离子的可能性，并获得了以下结果。 1。水凝胶传感器：我们确定了热响应性N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）和丙烯酸钠（SA）共聚物凝胶（NIPA-SA凝胶）的相位图，评估了凝胶的网络的微域结构，并研究了凝胶的网络结构，并调查了MILS的构造的层次结构，并构成了网络结构的层次和层次结构。大小网络结构在大晶和宏观功能的表达中发挥作用。此外，详细研究了相变温度，溶胀比和收缩模式变化与金属离子浓度之间的关系，并详细研究了金属离子的浓度，以及由于凝胶的特征性宏观形态变化而导致金属离子浓度的智能传感器的应用可能性。 2。智能水凝胶（金属离子吸收凝胶）：将NLPA-SA凝胶添加到已知浓度的金属离子溶液中，并使用原子吸收分光光度计测量了之前和之后的金属离子浓度，以检查凝胶中金属离子吸收的量。确定了各种金属离子中凝胶的相图，并基于此，根据温度变化而根据体积相变的体积相变的选择性吸收和释放功能。金属离子的吸收量取决于金属离子的类型，温度，凝胶/溶剂的体积比，SA含量，pH值，时间等，并且已经表明，通过适当设置凝胶环境，可以选择性地和可逆地吸收靶物质。以上结果揭示了以下基本原理：凝胶相的微观结构发生，响应于外部环境变化（金属离子浓度，温度）的巨大形态变化，以及由外部环境变化以及显微镜变化以及显微镜和显微镜结构引起的螯合物控制之间的相关性。