高分子最外層のナノ構造制御によるバイオ界面の構築

通过控制最外聚合物层的纳米结构构建生物界面

• 批准号: 12J05039
• 负责人: 平田 豊章
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05039/
• 关键词: 高分子/水界面; 分子鎖熱運動性; 分子鎖凝集構造; 水構造; 血小板粘着性; 高分子ブレンド; 水界面; 局所コンフォメーション; 生体不活性; タンパク質吸着特性; 血小板粘着特性; 表面; 界面; 水; 凝集構造; ダイナミクス; 薄膜

血液と接した環境で使用されるデバイスには、タンパク質吸着や血小板粘着を抑制するバイオイナート特性が要求される。前年度までに、水界面におけるポリ(アクリル酸2-メトキシエチル)(PMEA)の運動性について、PMEAの分子量の低下とともに速くなることを見出した。しかしながら、PMEA主鎖の熱運動性に関する情報が十分でない。本年度では、誘電緩和測定に基づき水界面におけるPMEAの運動性を考察することを目的とした。試料として、異なる3つの数平均分子量の単分散PMEAを用いた。PMEAは、湿潤環境下に静置することで含水させた。PMEAの分子鎖熱運動性は、誘電緩和測定に基づき評価した。PMEAの誘電緩和スペクトルから主鎖(α)および側鎖(β)緩和に由来する2つのピークが観測された。α過程の緩和温度は含水率(φH2O)の増加に伴い低温側へシフトした。これは、セグメント運動が含水率とともに速くなることを示している。一方、β過程はφH2Oに依存しなかった。以前行った中性子反射率測定より、(PMEA/水)界面におけるφH2Oは56 vol%であることがわかっている。Gordon-Taylor式およびVogel-Fulcher-Tamman (VFT)式を用いて算出したφH2O = 56 vol%における室温(r.t.)におけるα過程の緩和時間(τα(r.t.))は2.9 nsであり、これはτβ(r.t.)と同程度である。この結果は、PMEAは水界面で著しく速く運動していることを示している。また、PMEAの分子量が小さいほどτα(r.t.)は小さく、運動性が活性化されることがわかる。以上の結果から、水界面においてPMEA主鎖の熱運動は低分子量体ほど活性化されており、このことが、界面近傍の水分子の凝集構造の乱雑化、ひいては、バイオイナート特性を発現する支配因子であると結論できる。

在与血液接触的环境中使用的设备需要具有生物惰性特性，以抑制蛋白质吸附和血小板粘附。去年，我们发现聚（丙烯酸2-甲氧基乙酯）（PMEA）在水界面的迁移率随着PMEA分子量的降低而变快。然而，关于 PMEA 主干热迁移率的信息不足。今年，我们的目标是基于介电弛豫测量来检查 PMEA 在水界面的迁移率。使用具有三种不同数均分子量的单分散PMEA作为样品。 PMEA通过放置在潮湿的环境中而水合。 PMEA 的分子链热迁移率基于介电弛豫测量进行评估。在 PMEA 的介电弛豫谱中观察到源自主链 (α) 和侧链 (β) 弛豫的两个峰。随着水含量 (φH2O) 的增加，α 过程的弛豫温度向较低温度移动。这表明随着含水量的增加，节段运动变得更快。另一方面，β过程不依赖于φH2O。根据之前的中子反射测量，发现（PMEA/水）界面处的 φH2O 为 56 vol%。使用 Gordon-Taylor 方程和 Vogel-Fulcher-Tamman (VFT) 方程计算出室温 (r.t.) φH2O = 56 vol% 下 α 过程的弛豫时间 (τα(r.t.)) 为 2.9 ns，即 τβ ( rt）。该结果表明 PMEA 在水界面处的移动速度显着加快。此外，可以看出，PMEA的分子量越小，τα(r.t.)越小，运动性越被激活。由上述结果可知，对于较低分子量的材料，PMEA主链在水界面处的热运动更加活跃，这导致界面附近水分子聚集结构的紊乱，进而起到了可以得出结论，这是一个因素。

项目成果

水界面における生体不活性高分子の凝集状態

生物惰性聚合物在水界面的聚集状态

• 发表时间: 2013
• 作者: Terumasa Tsuda;Toshio Ogasawara;Sook-young Moon;Kengo Nakamoto;Yoshinobu Shimamura;Yoku Inoue;Nobuo Takeda;平田豊章
• 通讯作者: 平田豊章

ポリ(アクリル酸2－メトキシエチル)の分子鎖熱運動性とバイオイナート特性

聚丙烯酸2-甲氧基乙酯的分子链热迁移率和生物惰性

• 发表时间: 2015
• 作者: 平田豊章;松野寿生;川口大輔;田中 賢;田中敬二
• 通讯作者: 田中敬二

生体不活性高分子を支える水界面の役割

水界面在支撑生物惰性聚合物中的作用

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Tsuda;T. Ogasawara;S. Y. Moon;M. Nishikawa;K. Nakamoto;Y. Shimamura;Y. Inoue;N. Takeda;平田豊章
• 通讯作者: 平田豊章

New poly(amino acid methacrylate) brush supports the formation of well-defined lipid membranes.

• DOI: 10.1021/la504163s
• 发表时间: 2015-03-31
• 期刊: Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
• 作者: Blakeston AC;Alswieleh AM;Heath GR;Roth JS;Bao P;Cheng N;Armes SP;Leggett GJ;Bushby RJ;Evans SD
• 通讯作者: Evans SD

Aggregation States and Dynamics of Bio-inert Polymer at Water Interface

生物惰性聚合物在水界面的聚集状态和动力学

• 发表时间: 2014
• 作者: Hisao Matsuno;Toyoaki Hirata;Daisuke Kawaguchi;Tomoyasu Hirai;Norifumi L. Yamada;Masaru Tanaka;Keiji Tanaka
• 通讯作者: Keiji Tanaka