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ハイドロゲル


 コンタクトレンズの材料として広く知られるハイドロゲルは、含水性、柔軟性が生体組織と類似していることから、生体適合性物質として検討が行われてきました。さらに、体積相転移という動的特性の発見を契機とし、種々な刺激応答性が追求され、新たな素材設計戦略が展開しています。これに伴い、新規なハイドロゲルの創製や、ナノ構造解析手法が広く研究されてきています。
 これらの研究・開発状況を踏まえて、本書は、第一部ではハイドロゲルの基礎的研究、第二部では応用に関する研究について海外文献を中心にまとめました。

超分子ハイドロゲルの創製と調製
高強度、形状記憶、自己修復性ハイドロゲルの構造制御による機械特性制御
温度・光・電場・pHなどに対する応答性、刺激応答性の特性機構とその解析
サイズ、構成、表面特性などの制御による高機能化
薬物送達システム(DDS)、組織工学、物質分離への応用
光応答性人工筋肉、温度応答性マイクロポンプなどアクチュエータの開発

 
    
    □体裁 A4判322ページ
    □価格 本体68,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2014年10月

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章 目 次

第一部 ハイドロゲルの基礎的研究
 第一章 超分子ハイドロゲル
 第二章 構造制御による機械特性制御
 第三章 ハイドロゲルの温度および光応答性
 第四章 ハイドロゲルのその他の刺激応答性
 第五章 サイズ、構成の制御による高機能化
 第六章 表面特性制御
第二部 ハイドロゲルの応用に関する研究
 第一章 薬物送達システム(DDS)への応用
 第二章 組織工学への応用
 第三章 物質分離、アクチュエータへの応用
 第四章 コンタクトレンズへの応用

詳 細 目 次

   
 
第一部 ハイドロゲルの基礎的研究 1
第一章 超分子ハイドロゲル 1
 1. はじめに 1
 引用文献 1
 2. 超分子ハイドロゲルの創製 1
  2.1 炭水化物ファミリーの基礎骨格を利用したハイドロゲル化剤の設計 1
  2.2 L-リシン誘導体をベースとした低分子量ハイドロゲル化剤の新しいファミリー 3
  2.3 グリコシル化アミノ酸誘導体のコンビナトリアル固相合成によるスクリーニングと
     最適化
5
  2.4 水性媒体中における偽ロタキサンの超分子ネットワーク 7
  2.5 芳香族基間相互作用によるペンタペプチド誘導体からのハイドロゲル形成 8
  2.6 水素結合不在下の低分子量超分子ハイドロゲルの調製 11
  2.7 関連する最近の文献 13
 引用文献 13
 3. 超分子ゲルにおけるpH応答性 15
  3.1 超分子ハイドロゲルのpH応答性収縮/膨潤挙動 15
  3.2 関連する最近の文献 17
 引用文献 17
 4. 超分子ゲルにおける温度応答性 17
  4.1 グリコシル化アミノ酸をベースとした最初の温度応答性超分子ポリマー 17
  4.2 熱可逆性ポリロタキサンハイドロゲルの局所及びネットワーク構造 19
  4.3 分子間水素結合の破壊と伸張ミセルの温度応答性粘度変化 21
  4.4 温度応答性超分子ナノメッシュによるF1-ATPaseの回転運動制御 23
  4.5 関連する最近の文献 24
 引用文献 24
 5. 超分子ゲルによる分子認識 25
  5.1 セミウェットセンサーチップを提供する超分子ハイドロゲルにおける分子認識 25
  5.2 両親媒性TRIS−ウレアからの化学刺激応答性超分子ハイドロゲル 27
  5.3 関連する最近の文献 29
 引用文献 29
 6. 分子認識による巨視的自己組織化 30
  6.1 シクロデキストリンの利用 30
  6.2 シクロデキストリンの分子認識によるゲルの自己組織化
     :その他のゲスト化合物に対する選択性
32
  6.3 関連する最近の文献 37
 引用文献 37
 7. 超分子ゲルハイブリッド 39
  7.1 MCM-酵素−超分子ハイドロゲルハイブリッドによるポリアニオン蛍光検出 39
  7.2 ポリアミンの蛍光比色分析のためのモンモリロナイト−超分子ハイドロゲルハイブリッド 41
  7.3 関連する最近の文献 44
 引用文献 44
 8. 超分子ゲルの高強度化 45
  8.1 多重非共有相互作用による超分子ハイドロゲルの高強度化 45
  8.2 関連する最近の文献 47
 引用文献 47
 9. 超分子ゲルの均質性制御方法 48
  9.1 超分子ハイドロゲルの制御可能な不均一性 48
  9.2 関連する最近の文献 49
 引用文献 49
 10. 分子レール機能を示すナノ−及びマイクロファイバー 50
  10.1 ナノ物質の制御された運動のための分子レール 50
  10.2 関連する最近の文献 52
 引用文献 52
   
第二章 構造制御による機械特性制御 53
 1. 高強度ハイドロゲルの創出 53
  1.1 高強度ハイドロゲルの創出に関するレビュー 53
  1.2 ポリロタキサンゲル:8の字型架橋によるトポロジカルゲル 54
  1.3 ナノコンポジットハイドロゲル:強度と透明性 56
  1.4 極めて高い機械的強度を有するダブルネットワーク(DN)ゲル 59
  1.5 四面体様マクロモノマーによる理想的に均質なネットワーク構造 60
  1.6 クレイと樹枝状分子バインダーによる自己修復性 63
  1.7 関連する最近の研究 64
 引用文献 65
 2. 形状記憶ハイドロゲル 66
  2.1 素材 66
   2.1.1 はじめに 66
   2.1.2 n−アルキルアクリレートを含有するハイドロゲル 66
    (1) 秩序無秩序転移 66
    (2) ハイドロゲルにおける形状記憶 68
   2.1.3 疎水性アルキル側鎖を有するポリペプチドハイドロゲルの形状記憶特性 69
  2.2 強度に優れたゲル 71
   2.2.1 機械的に強靭な熱的に活性化された形状記憶ハイドロゲル 71
   2.2.2 双極子間相互作用補強ハイドロゲルにおける新規な形状記憶性付与法 73
   2.2.3 架橋間ネットワーク構造を有する形状記憶ゲルの創成 74
  2.3 関連する最近の文献 76
 引用文献 76
 3. 自己修復性ハイドロゲル 77
  3.1 疎水性相互作用により形成される強靭な自己修復性ハイドロゲル 77
  3.2 ホスト−ゲストポリマーから形成されたレドックス応答性自己修復性マテリアル 79
  3.3 超分子ハイドロゲルの自己修復特性 81
  3.4 関連する最近の文献 83
 引用文献 83
   
第三章 ハイドロゲルの温度および光応答性 85
 1. 温度応答性ゲル 85
  1.1 高分子ゲルの温度応答性 85
   1.1.1 はじめに 85
   1.1.2 OEGMAプラットフォームを用いて調製された温度スイッチング可能な
       マテリアル
85
   1.1.3 ポリ[N-(4-ビニルベンジル)-N,N-ジアルキルアミン]をベースとした
       新規な温度応答性ポリマーファミリー
86
   1.1.4 関連する最近の文献 88
 引用文献 88
 2. 光応答性ハイドロゲル 90
  2.1 はじめに 90
  引用文献 90
  2.2 高分子ゲルにおける光応答性 90
   2.2.1 スピロベンゾピランで一部変性したポリ(N−イソプロピルアクリルア
       ;ミド)ハイドロゲルの光応答性
90
   2.2.2 関連する最近の文献 92
  引用文献 92
  2.3 超分子ゲルにおける光応答性 93
   2.3.1 光誘起変形:光応答性滑動リングゲル 93
   2.3.2 光誘起ゾル/ゲル転移 94
    (1) 光ゲル−ゾル/ゾル−ゲル転移と刺激応答性バイオマテリアルと
       しての超分子ハイドロゲルのパターニング
94
    (2) シクロデキストリンとアゾベンゼンポリマーによって形成される
       光スイッチング可能な超分子ハイドロゲル
96
   2.3.3 関連する最近の文献 97
  引用文献 98
  2.4 ナノゲルにおける光応答性 99
   2.4.1 コアとシェル共に架橋されたナノゲル:光誘起サイズ変化、
       粒子間LCSTおよび粒子間UCST熱挙動
99
   2.4.2 標的化薬物送達のための、赤外光応答性コア―シェルナノゲル 101
   2.4.3 自己修復性ハイドロゲル薄膜創出のための、ナノメートル構築ブロック
       としての光応答性ナノ粒子
103
   2.4.4 関連する最近の文献 105
  引用文献 105
  2.5 ナノコンポジットゲルにおける光応答性 106
   2.5.1 TiO2含有レドックスゲルのUV誘起膨潤と可視光誘起収縮 106
  引用文献 107
  2.6 他の光応答機能 107
   2.6.1 分子認識に基づく光スイッチ可能なゲル集合 107
   2.6.2 物理的及び化学的性質の機能的なチューニングのための光分解性ハイド
       ロゲル
109
   2.6.3 関連する最近の文献 111
  引用文献 112
   
第四章 ハイドロゲルのその他の刺激応答性 113
 1. ゲルの分子認識機能 113
  1.1 分子認識による自己組織化 113
   1.1.1 金属−リガンド相互作用によるゲルの可逆的自己組織化 113
   1.1.2 関連する最近の文献 115
  引用文献 115
  1.2 各種分子認識ゲル 116
   1.2.1 グルコース応答性 116
    (1) レクチンの共有固定化による可逆的グルコース応答性の獲得 116
    (2) in vivo連続グルコースモニタリング用注入可能ゲルマイクロビーズ 117
    (3) 関連する最近の文献 121
   引用文献 121
   1.2.2 抗原応答性 121
    (1) 可逆的に抗原に応答するハイドロゲル 121
    (2) 関連する最近の文献 122
   引用文献 122
   1.2.3 腫瘍マーカー応答性 123
    (1) 生物分子インプリンティングにより調製された腫瘍マーカー応答挙動 123
    (2) 関連する最近の文献 126
   引用文献 126
   1.2.4 DNA応答性 127
    (1) 収縮または膨潤可能なDNA応答性ハイドロゲル 127
    (2) 関連する最近の文献 129
   引用文献 129
  1.3 物性制御 130
   1.3.1 膜透過性制御 130
   1.3.2 関連する最近の文献 132
  引用文献 132
  1.4 生体分子応答性ゾル−ゲル相転移ポリマー 132
   1.4.1 Aptamer-ターゲット相互作用をベースとしたターゲット応答性ハイドロ
       ゲルの設計
132
   1.4.2 バイオ医薬品の誘導性放出のための薬剤検知ハイドロゲル 134
   1.4.3 細胞レセプター応答性ハイドロゲルの成長因子媒介集合 136
   1.4.4 関連する最近の文献 138
  引用文献 138
 2. 電場応答性ハイドロゲル、イオン性ハイドロゲル 140
  2.1 マイクロ流体経路中の電気駆動ハイドロゲルアクチュエータ
     :加工、特性解析そして生物学的応用
140
  2.2 電場応答性ナノ粒子からの薬剤放出 141
  2.3 関連する最近の文献 143
 引用文献 143
 3. 複数刺激応答性ハイドロゲル 144
  3.1 複数刺激応答性ハイドロゲル粒子と集合体の設計 144
  3.2 ボロキソール−及びグリコ−ベースポリマの単純な混合による、温度、pH、
     及びグルコース応答性ゲル
145
  3.3 関連する最近の文献 147
 引用文献 147
 4. プロトン伝導性ハイドロゲル 148
  4.1 リン酸含有三次元ポリアクリルアミド/ポリアクリルアミドハイドロゲル 148
  4.2 関連する最近の文献 150
 引用文献 150
   
第五章 サイズ、構成の制御による高機能化 151
 1. ミクロゲル 151
  1.1 ミクロゲルの製法 151
   1.1.1 ミクロゲルの合成と機能化の概要 151
   1.1.2 変性によるヤヌスミクロゲルの調製とその自己組織化 152
   1.1.3 関連する最近の研究 154
  引用文献 154
  1.2 温度応答性ミクロゲル 154
   1.2.1 温度応答性ミクロゲルを用いた素材 154
   1.2.2 関連する最近の文献 155
  引用文献 156
  1.3 刺激応答性、特性 156
   1.3.1 ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)をベースとしたミクロゲルにお
       けるグルコース膨潤応答性
156
   1.3.2 磁性リポソームミクロゲルからの遠隔操作拡散 158
   1.3.3 光、熱、pH応答性ミクロゲル 160
   1.3.4 関連する最近の文献 162
  引用文献 163
 2. ナノゲル 164
  2.1 ナノゲルの製法 164
   2.1.1 先端バイオメディカルテクノロジーのための自己組織化ナノゲル工学 164
   2.1.2 モジュラー“クリック―イン―エマルション”骨標的ナノゲル 166
   2.1.3 非水エマルション重合:分子的にインプリントされたナノ球体の実用的合成 168
   2.1.4 関連する最近の文献 169
  引用文献 169
  2.2 ナノゲルの組成と特性 170
   2.2.1 ポリイオンコンプレックスナノゲル 170
   2.2.2 ポリマーナノゲルのサイズとカプセル形成安定性に対するHofmeister
       イオンの影響
173
   2.2.3 逆相ミニエマルション共重合によるデキストラン含有酵素分解可能な
       ナノゲル
175
   2.2.4 酵素架橋によるハイドロゲル中への活性タンパク質と生存細胞の包接 176
   2.2.5 ナノ粒子RAFT水相分散重合による温度応答性コア−シェル型ナノゲル 177
   2.2.6 関連する最近の研究 179
  引用文献 180
 3. 複合ゲル 182
  3.1 複合ミクロゲル 182
   3.1.1 ハイブリッドミクロゲルからフォトニック結晶へ 182
   3.1.2 スマート注射可能バイオマテリアルとしてのヒアルロン酸/ゼラチン複合体 183
   3.1.3 関連する最近の文献 185
  引用文献 185
  3.2 ナノ微粒子ハイドロゲル複合体 185
   3.2.1 ハイドロゲルナノコンポジット:遠隔操作バイオマテリアルとしての
       応用のレビュー
185
   3.2.2 磁性、磁気粒子 186
    (1) 磁性ナノ粒子/有機ハイブリッドからの高周波磁界応答性薬剤放出 186
    (2) 磁気的ナノコンポジットシェルを有する特徴的なハイドロゲル
      ビーズの容易な加工
189
    (3) 架橋金属ナノ粒子の導入によるソフトな磁場駆動アクチュエータの調製 192
   3.2.3 クレイ−キトサン 193
   3.2.4 ハイブリッド粒子 196
   3.2.5 関連する最近の文献 197
  引用文献 198
  3.3 ナノゲル複合体 200
   3.3.1 グルコース検知と自己制御インシュリン放出を統合した多機能ハイブリッド
       ナノゲル
200
   3.3.2 ナノゲル−薬剤コンジュゲートの経口投与による薬剤抵抗性腫瘍の治療 201
   3.3.3 関連する最近の文献 204
  引用文献 204
   
第六章 表面特性制御 205
 1. 動的機能性表面の作製 205
  1.1 刺激応答性ポリマーに基づいた能動的に動くマテリアル 205
  1.2 関連する最近の文献 206
 引用文献 206
 2. 静的特性制御 207
  2.1 ミクロゲルベースの薄膜 207
  2.2 高分子電解質多層フィルムによるヒアルロン酸ハイドロゲルの表面官能化 208
  2.3 関連する最近の文献 210
 引用文献 211
   
第二部 ハイドロゲルの応用に関する研究  
第一章 薬物送達システム(DDS)への応用 213
 1. ハイドロゲルによる徐放化 213
  1.1 DDSのためのミクロゲル/ナノゲルの開発 213
  1.2 PEGによるハイドロゲル細胞毒性の抑制 214
  1.3 徐放化による新規薬理効果の発現 217
  1.4 ハイドロゲルステントからの徐放 219
  1.5 pH応答性ゲルの局所徐放への応用 222
  1.6 骨形態形成プロテイン2のDDS用ヘパリン塗布ヒアルロン酸ベースの
     ハイドロゲル粒子
223
  1.7 バイオポリマー系ゲルの応用 226
  1.8 生体由来高分子ゲルを用いたDDS担体研究 228
  1.9 関連する最近の文献 229
 引用文献 230
 2. ナノゲルの利用 231
  2.1 はじめに 231
  2.2 アジュバント不要経鼻ワクチンのためのナノゲル抗原プロテイン送達システム 231
  2.3 ガンの診断・治療のためのナノゲル 232
   2.3.1 ガンの診断及び治療のための刺激応答性スマートナノゲル 232
   2.3.2 非小細胞肺ガン用DDSとしてのpH応答性ドキソルビシン含有両親媒性
       コンプレックス
234
  2.4 両親媒性ポリアミノ酸誘導体ナノ粒子による樹状細胞へのプロテインの直接送達 237
  2.5 関連する最近の文献 240
 引用文献 240
 3. 超分子ゲルの利用 242
  3.1 前立腺がん細胞の検出とターゲティングのための前立腺特異性抗原応答性
     機能を示す超分子ハイドロゲルカプセル
242
  3.2 関連する最近の文献 244
 引用文献 244
 4. 軟骨の再生誘導 245
  4.1 高強度DN(ダブルネットワーク)ゲルの開発と関節軟骨再生誘導への応用 245
  4.2 関連する最近の文献 246
 引用文献 246
   
第二章 組織工学への応用 247
 1. 細胞の増殖関連技術とハイドロゲル 247
  1.1 光応答性ハイドロゲルの細胞接着性の制御等 247
   1.1.1 光応答性培養表面を用いた微小パターン化共培養と肝臓組織配列への応用 247
   1.1.2 関連する最近の文献 248
  引用文献 249
  1.2 ハイドロゲルの弾性率の細胞挙動に対する影響 249
   1.2.1 カプセル化された神経幹細胞の増殖と分化に対する影響 249
   1.2.2 ハイドロゲル内部におけるマトリックス弾性率誘導ヒト間充織幹細胞の
       心臓分化
250
   1.2.3 関連する最近の文献 253
  引用文献 253
 2.三次元細胞組織の構築 254
  2.1 はじめに 254
  2.2 細胞シート法 254
   2.2.1 細胞シート技術に基づいた組織工学 254
   2.2.2 細胞シート積層操作技術を用いた予備血管化三次元細胞稠密組織の設計 255
   2.2.3 心臓組織補修のための細胞シート移植 257
   2.2.4 関連する最近の文献 260
  引用文献 260
  2.3 磁気リポソーム法 260
   2.3.1 磁力ベースの遺伝子デリバリーと組織構成技術を用いた、遺伝子工学
       で作られた血管形成細胞シート
260
   2.3.2 関連する最近の文献 262
  引用文献 263
  2.4 足場法 263
   2.4.1 はじめに 263
   2.4.2 ファイバー組織による足場 263
    (1) 組織再生のための機能化変性したミクロン−サブミクロンファイバー 263
    (2) 細胞増殖、ネットワーキング用異方性を有するマイクロファイバーの
       新規合成法
264
    (3) 骨組織工学のためのバイオミメティックナノファイバーの足場 265
    (4) 心臓組織再生のためのPGS : ゼラチンナノファイバー性足場 267
   2.4.3 ハイドロゲル鋳型による細胞と細胞外マトリックスから成る3D培養組織の
       構築
269
   2.4.4 生細胞の2D/3Dマイクロ構築物のための硬い多重刺激応答性超分子
       ハイドロゲル
272
   2.4.5 形状記憶性を有する注射可能なあらかじめ成型した足場 273
   2.4.6 組織工学足場材料のためのハイドロゲル複合物質 274
   2.4.7 三次元細胞微環境の合成とパターニングのための逐次クリック反応 276
   2.4.8 組織工学のためのハイドロゲル−急速プロトタイピングに関するレビュー 278
   2.4.9 関連する最近の文献 279
  引用文献 280
  2.5 細胞積層法 283
   2.5.1 ナノメートルサイズの細胞外マトリックスフィルムを用いた細胞積層 283
   2.5.2 細胞集積法による内皮細胞管ネットワークを有する三次元積層構造の
       迅速調製
285
   2.5.3 関連する最近の文献 287
  引用文献 287
  2.6 インクジェット技術の応用 288
   2.6.1 組織工学と再生医療における熱インクジェットプリンティング 288
   2.6.2 関連する最近の文献 289
  引用文献 289
   
第三章 物質分離、アクチュエータへの応用 291
 1. 物質分離への応用 291
  1.1 温度応答性ゲルの分離への応用 291
   1.1.1 温度応答性カチオン性共重合体ブラシ表面の生体分子の分離への応用 291
   1.1.2 ハイドロゲル上での重金属の温度スイング固相抽出 293
   1.1.3 関連する最近の文献 295
  引用文献 295
  1.2 ゲル網目構造を反応・分離場とするプロセスの高機能化 296
   1.2.1 貴金属の資源リサイクルのためのカキノキ―タンニンベースの新規な収着剤 296
   1.2.2 関連する最近の文献 298
  引用文献 298
 2. アクチュエータへの応用 298
  2.1 可変焦点式マイクロレンズ 298
   2.1.1 温度応答性ハイドロゲル作動可変焦点液体マイクロレンズとアレイ 298
   2.1.2 関連する最近の文献 299
  引用文献 299
  2.2 光制御虫状運動 300
   2.2.1 ゲルの光制御虫様運動 300
   2.2.2 関連する最近の文献 301
  引用文献 302
  2.3 酵素によるアクチュエーション 302
   2.3.1 小型化したツールの酵素により誘導される発動作用 302
   2.3.2 関連する最近の研究 30
  引用文献 305
  2.4 レドックス制御 305
   2.4.1 レドックス制御されたアクチュエーションを有するポリ
       (フェロセニルシラン) (PFS)ゲルとハイドロゲル
305
   2.4.2 関連する最近の文献 307
  引用文献 307
  2.5 フォトリソグラフィーによるバイレイヤーアクチュエータの作製 307
   2.5.1 フォトリソグラフィーを用いてパターン化したスマートハイドロゲル
       ベースの二層アクチュエータ
307
   2.5.2 関連する最近の文献 309
  引用文献 309
  2.6 pH応答性利用 310
   2.6.1 pH応答性ハイドロゲル作動ポリマー微細構造のバイオインスパイアド
       デザイン
310
   2.6.2 関連する最近の文献 311
  引用文献 311
  2.7 光応答性人工筋肉 312
   2.7.1 ホスト−ゲスト相互作用による制御された光応答性人工筋肉の膨張−収縮 312
   2.7.2 関連する最近の文献 313
  引用文献 313
  2.8 温度応答性マイクロポンプ 314
   2.8.1 温度応答性ハイドロゲルの膨潤と収縮によって運転されるマイクロポンプ 314
   2.8.2 関連する最近の文献 315
  引用文献 315
   
第四章 コンタクトレンズへの応用 316
 1. はじめに−コンタクトレンズの歴史と種類 316
 2. ソフトコンタクトレンズ用素材 317
  2.1 非シリコーンハイドロゲル素材 317
  2.2 シリコーンハイドロゲル素材 319
 3. シリコーンハイドロゲル素材の表面変性法と表面特性 322
 引用文献 322
   
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