温度差で吸脱着操作可能に熱応答性ゲルによる環境ホルモンの分離・濃縮

使用热响应凝胶分离和浓缩内分泌干扰物，该凝胶允许根据温度差异进行吸附和解吸操作

基本信息

批准号：
14750613
负责人：
加藤紀弘
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)やセルロースエーテル類(ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース)など下限臨界溶液温度を有する熱感受性高分子を架橋し合成した熱応答性ゲルに、シクロデキストリン誘導体を固定化することで「熱応答性シクロデキストリンゲル」を合成した。このハイドロゲルは熱感受性を保持し、加熱収縮、冷却膨潤を可逆的に繰り返し可能である。シクロデキストリンの固定化は、熱感受性高分子の下限臨界溶液温度に影響しないことを実験により実証した。更に、ゲルに凍結法を適用し多孔性化を行いそのゲル物性を明らかとした。このハイドロゲルを、環境ホルモン分子の捕集担体として利用するリサイクル可能な環境ホルモン分離・濃縮システムを構築した。環境ホルモンの例としてビスフェノールAやパラニトロトルエンなどを用いて吸着実験を実施した。これらの分子のゲルへの吸着挙動に関し、吸着理論を用いた定量的な解析を行い、フロイントリッヒ吸着定数を算出した。また、ゲル粒子を充填したカラムを用いてゲルに対するビスフェノールAの飽和吸着量を求めたところ、ゲルに固定化した三次元ポリマーネットワーク内のシクロデキストリン分子も環境ホルモン分子の包接に有効に寄与することを明らかにした。このゲルからのビスフェノールAの脱離は、エタノールなどの少量の溶媒にゲルを浸漬することで容易に可能であり、脱離挙動には温度依存性があることを明らかにした。このシクロデキストリンゲルを用いて、30ppmの高濃度ビスフェノールA水溶液から99%以上のビスフェノールAがゲル担体に捕集され濃縮可能である。また吸着したすべてのビスフェノールAがゲルから脱離可能であり、ゲルはリサイクル可能な物理的強度も保持していた。

将环糊精衍生物固定在通过交联具有较低临界溶液温度的热敏聚合物（例如聚（N-异丙基丙烯酰胺）和纤维素醚（羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素））上合成的“热响应环糊精凝胶”。这种水凝胶保留了热敏感性，并且可以可逆地重复加热收缩和冷却膨胀。实验证明，环糊精的固定化不会影响热敏聚合物的下临界溶液温度。此外，我们对凝胶应用了冷冻方法，使其多孔化并阐明了其物理性质。我们构建了一个可回收的内分泌干扰物分离浓缩系统，利用这种水凝胶作为内分泌干扰物的收集载体。使用双酚A和对硝基甲苯作为环境激素的例子进行吸附实验。对于这些分子对凝胶的吸附行为，我们利用吸附理论进行了定量分析，并计算了弗罗因德利希吸附常数。此外，当我们使用填充有凝胶颗粒的柱测定双酚A对凝胶的饱和吸附量时，我们发现固定在凝胶上的三维聚合物网络内的环糊精分子也有效地促进了内分泌干扰物分子的包含。透露了这一点。通过将凝胶浸入少量溶剂（例如乙醇）中，双酚 A 可以很容易地从该凝胶中解吸，并且发现解吸行为与温度相关。使用这种环糊精凝胶，可以从30 ppm高浓度双酚A水溶液中收集99%以上的双酚A并浓缩在凝胶载体上。此外，所有吸附的双酚A都可以从凝胶中解吸，并且凝胶保留了可回收的物理强度。