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公開番号2025055002
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023164275
出願日2023-09-27
発明の名称形状記憶ハイドロゲル
出願人学校法人同志社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類C08F 220/60 20060101AFI20250401BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】重合後反応により力学特性を自在にチューニングできる新しい形状記憶ハイドロゲルを提供する。
【解決手段】高分子マトリックスと水とを含む形状記憶ハイドロゲルであって、高分子マトリックスが、式(1)で示されるモノマーと、反応性官能基を有するエチレン性不飽和モノマーと、の共重合体であることを特徴とする。R1は水素又は炭素原子数1~6の直鎖もしくは分岐のアルキル基である。
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>TIFF</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2025055002000017.tif</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">27</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">131</com:WidthMeasure> </com:Image> 【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
高分子マトリックスと水とを含む形状記憶ハイドロゲルであって、
前記高分子マトリックスが、式(1)で示されるモノマーと、
TIFF
2025055002000014.tif
27
136
反応性官能基を有するエチレン性不飽和モノマーと、の共重合体であることを特徴とする形状記憶ハイドロゲル(R

は水素又は炭素原子数1~6の直鎖もしくは分岐のアルキル基である。)。
続きを表示(約 1,900 文字)【請求項2】
前記高分子マトリックスが、式(2)で示される共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の形状記憶ハイドロゲル(R

は水素又は炭素原子数1~6の直鎖もしくは分岐のアルキル基であり、Xは、置換もしくは無置換のヒドロキシ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のカルボキシ基、置換もしくは無置換のチオール基、置換もしくは無置換のアルデヒド基、シアノ基、エポキシ基が、直接又はリンカーを介して結合されている構造であり、aは1~20であり、nは化合物の分子量によって規定される繰返し単位である。)。
TIFF
2025055002000015.tif
46
136
【請求項3】
前記リンカーは、アミド結合、エーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、又は、チオエーテル結合を含むことを特徴とする請求項2に記載の形状記憶ハイドロゲル。
【請求項4】
前記高分子マトリックスが、式(2)で示される共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の形状記憶ハイドロゲル(R

は水素又は炭素原子数1~6の直鎖もしくは分岐のアルキル基であり、Xは、-CONH-Q、-COO-Q、アルキレン基、アリーレン基、を表し、QはCHR

COR

であり、R

は、CH

OH、CH(OH)CH

、(CH



NH

、CH

COOR

、(CH



COOR

、CH

SH、CH

CONH

及び(CH



CONH

からなる群より選択され、R

は、H、1~9個の炭素原子を有するアルキル、アラルキル又はアリール基からなる群より選択され、R

は、NH

又はOR

であり、R

は、H、1~9個の炭素原子を有するアルキル、アラルキル又はアリール基であり、aは1~20であり、nは化合物の分子量によって規定される繰返し単位である。)。
TIFF
2025055002000016.tif
47
136
【請求項5】
前記エチレン性不飽和モノマーは、アクリロイル、メタクリロイル、ビニル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるエチレン性不飽和基を含むモノマーであることを特徴とする請求項1に記載の形状記憶ハイドロゲル。
【請求項6】
前記エチレン性不飽和モノマーは、N-(メタ)アクリロイルセリンメチルエステル、N-(メタ)アクリロイルグリシン、N-(メタ)アクリロイルバリン、N-(メタ)アクリロイルリシンメチルエステル、N-(メタ)アクリロイルシステインメチルエステル、N-(メタ)アクリロイルグルタミン酸メチルエステル、N-(メタ)アクリロイルアスパラギン酸メチルエステル、(メタ)アクリロイルグリシンアミド、(メタ)アクリロイルアスパラギンアミド、又は、(メタ)アクリロイルグルタミンアミドの何れかであることを特徴とする請求項1に記載の形状記憶ハイドロゲル。
【請求項7】
前記エチレン性不飽和モノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、2-カルボキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N-(2-アミノエチル)メタクリルアミド塩酸塩、マレイン酸、モノメチルマレイン酸、2-カルボキシエチルメタクリレート、N,N’ジメチルアクリルアミド、N,N’ジエチルアクリルアミド、ブチルカルバモイルエチルアクリレート、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、スチレンスルホン酸、ビニル安息香酸、ビニルホスホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、又は、スルファトエチル(メタ)アクリレートの何れかであることを特徴とする請求項1に記載の形状記憶ハイドロゲル。
【請求項8】
前記高分子マトリックスを形成する共重合体が分子間で架橋された構造である請求項1に記載の形状記憶ハイドロゲル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、形状記憶機能を有するハイドロゲルに関する。
続きを表示(約 1,300 文字)【背景技術】
【0002】
高分子の三次元ネットワーク構造からなるハイドロゲルは、基本的に水との親和性の高いポリマーが水系溶媒中で膨潤したものである。ハイドロゲルは、高い含水性に基づく生体適合性や柔軟性、透明性、物質内包性を有しており医学から工学まで幅広い分野で応用されている。
【0003】
一方、ハイドロゲルは大部分が水で構成されているため、形状を変形・固定したり、記憶させることが難しい。発明者らは、化学架橋型の温度応答性アミノ酸由来ビニルポリマーの可逆的水素結合を利用することで、初期形状を記憶し、温度刺激により形状固定/回復可能なハイドロゲルの開発に成功した(特許文献1)。
【0004】
しかしながら、このゲルシステムでは初期形状や本質的な機械的特性は重合時に決まるため、重合後にゲル特性を変化させることは難しい。ゲルの力学特性(粘弾性)の制御は、医用分野やコスメティック分野での応用に際して特に重要である。
【0005】
重合後に外部刺激により弾性率を能動的に制御できる機能性ハイドロゲルを用いることで、動的な弾性率変化の挙動が研究され始めている(非特許文献1)。例えば光に応答して開裂するニトロベンジルエーテル基を架橋点に持つ、ポリエチレンオキシドをメインネットワークとするハイドロゲルが提案されており、光照射に応答して架橋点が開裂することで弾性率が減少する動的ハイドロゲルが報告されている(非特許文献2)。
【0006】
しかしながらこのような技術では、ハイドロゲルの機械的特性を自在に調整できる制御として十分ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特許第7025749号
【非特許文献】
【0008】
J. A. Burdick and W. L. Murphy, Nat. Commun., 3,1269(2012)
A. M. Kloxin, A. M. Kasko, C. N. Salinas, and K. S.Anseth, Science, 324, 59(2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、従来の形状記憶性ハイドロゲルのこうした課題を克服し、重合後反応により力学特性を自在にチューニングできる新しい形状記憶ハイドロゲルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明にかかる形状記憶ハイドロゲルは、高分子マトリックスと水とを含む形状記憶ハイドロゲルであって、前記高分子マトリックスが、式(1)で示されるモノマーと、反応性官能基を有するエチレン性不飽和モノマーと、の共重合体であることを特徴とする。ここでR

は水素又は炭素原子数1~6の直鎖もしくは分岐のアルキル基である。
(【0011】以降は省略されています)

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