Metabolic Material System: Material Growth by Metabolic-like Destruction and Remodeling

代谢物质系统：通过类代谢破坏和重塑实现物质生长

• 批准号: 22H04968
• 负责人: グン 剣萍
• 金额: $ 123.8万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-27 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22H04968/
• 关键词: DNゲル; 代謝; 力学刺激; メタボリック材料; 破壊と再生; 高分子網目; メカノラジカル; メカノケミストリー

本研究では、あたかも代謝して成長する生物のように、外界からのモノマー取り込み(力学誘起メカノラジカル重合反応の組み合わせによって成長するゲル材料の創製を目指す。基礎研究として、メカノラジカル反応を高効率で起こすゲル網目と取り込まれるモノマーの要件について検討した。ゲル網目については、DNゲル第1網目鎖の化学種やコンフォメーションの最適化により、ゲル延伸時のラジカル発生効率を研究開始時点の10倍以上に向上させることに成功した。さらに導入するモノマーについては、多様なモノマーを用いた網羅的な実験を機械学習的手法により解析し、メカノ重合反応において高い転化率を示すモノマーの特徴抽出に成功した。これらの手法を用いて、メカノラジカル重合の高効率化に成功し、例えば従来は困難であった酸素存在下での成長反応を実現した。機能開拓としては、まずDNゲルの多様な形態形成を実現した。基礎研究によって実現された高いメカノラジカル発生効率を示すDNゲルに高濃度のモノマー・架橋剤を導入した。本DNゲルを変形させると、発生した高濃度のメカノラジカルがモノマー類の重合を促し、高い弾性率を持つ新たな高分子網目が合成された。この高弾性網目による形状保持効果により、本DNは弾性的なゲルでありながら塑性変形様の変形を示した。本方法を応用し、板状のDNゲルをブロー成型などにより様々な三次元形状に成型することに成功した。さらに、機能性モノマーを導入したゲル表面をただ押すだけで、当該箇所に簡便に機能性ポリマーを導入する手法を開発した。本法によるゲル表面修飾により、ゲル表面での物質輸送や細胞パターン制御などに成功した。以上のように本年は、本研究の基盤となるDNゲルの合目的な改良、当該ゲルを用いたゲルの成形や表面修飾などの機能開拓という、本プロジェクトの今後の発展の礎となる成果を挙げた。

在这项研究中，来自外界的单体，例如一种随着新陈代谢而生长的生物（旨在创建通过结合机械自由基聚合的凝胶材料。关于凝胶网和单体的需求，当时的激进爆发效率凝胶延伸的扩展是DN凝胶第一网格链的优化的10倍以上。使用这些技术显示了机械偏振的高转化率，我们成功地提高了机械聚合的效率，例如，氧气中的各种氧气的发展是氧气的存在。凝胶显示了基础研究实现的高机械自由基。通过吹制成型的尺寸形状。修改。

项目成果

Fracture Process Analysis and Deformation-Induced Toughening of Double-Network Gels

双网络凝胶断裂过程分析及变形增韧

• DOI: 10.1678/rheology.50.359
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nihon Reoroji Gakkaishi
• 影响因子: 1.3
• 作者: 田中伸哉;鈴鹿淳;王磊;津田真寿美;グン剣萍;Nakajima Tasuku
• 通讯作者: Nakajima Tasuku

Bioceramics Toughening Polymeric Hydrogels via Sacrificial Bond Principle

通过牺牲键原理生物陶瓷增韧聚合物水凝胶

• 发表时间: 2022
• 作者: Takayuki Nonoyama;Naohiro Kashimura;Kazuki Fukao;Kazuki Tanaka;Ryuji Kiyama;Jain Ping Gong
• 通讯作者: Jain Ping Gong

Mechanical reinforcement of foods for creation of tough soft materials

用于制造坚韧软材料的食品机械强化

• 发表时间: 2023
• 作者: 田中伸哉;鈴鹿淳;王磊;津田真寿美;グン剣萍;Jian Ping Gong;Jian Ping Gong;Jian Ping Gong;Tasuku Nakajima
• 通讯作者: Tasuku Nakajima

ダブルネットワークゲルの破壊過程の解析と変形誘起強靭化法の開発

双网络凝胶断裂过程分析及形变增韧方法开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 田中伸哉;鈴鹿淳;王磊;津田真寿美;グン剣萍;Jian Ping Gong;Jian Ping Gong;Jian Ping Gong;Tasuku Nakajima;グン剣萍;Takayuki Nonoyama;Jian Ping Gong;中島 祐
• 通讯作者: 中島 祐

Relaxation mechanisms in hydrogels with uniaxially oriented lamellar bilayers

• DOI: 10.1016/j.polymer.2023.125686
• 发表时间: 2023-01-12
• 期刊: POLYMER
• 影响因子: 4.6
• 作者: Giustiniani, Anais;Ilyas, Muhammad;Gong, Jian Ping
• 通讯作者: Gong, Jian Ping