静岡理工科大学理工学部物質生命科学科の小土橋陽平講師、工藤遥子さん(同学大学院修士課程2年)、小野準矢さん(同学2016年度卒業生)の研究グループは、ポリビニルアルコール(PVA)を簡便に機能化するためのシステム開発に成功した。

 PVAは包装フィルムや化粧品など、身の回りの様々な場面で利用されている高分子であり、その生産量は世界で年間500万トンにも及ぶ。

 PVAの応用分野をさらに拡張するためには、PVAの性質を制御する「機能化」が必要だ。しかし、PVAはその構造上機能化が難しく、多段階の有機反応や紫外線処理などを要する結果、高コストになってしまうという問題があった。

 この問題解決のため、本研究グループはPVAが持つジオール基(2つのアルコール基)と可逆的に結合可能なベンゾオキサボロール基含有高分子に着目した。ベンゾオキサボロール基を含有する高分子をPVAと混合するだけで、危険な溶媒や特殊な装置を必要とせず、PVAを簡便に機能化することができる。また既存のPVA生産ラインにそのまま適用できるため、低コストにて機能性PVAを製造できることが期待される。

 本研究では実際に、PVAフィルムに温度応答性やpH応答性を付与することに成功したという。フィルム形成や機能化に、ベンゾオキサボロール基とPVAのジオール基との可逆的な共有結合が関係していることを明らかにした。本技術を拡張すれば光や磁場、音、特定分子などに応答する機能性PVAフィルムを調製可能だ。

 機能性PVAフィルムは、様々なセンサーとして応用が可能なことから、IoT社会を支える基盤技術となりえる。また、同材料は生体適合性が高いことから、医療分野への応用も期待されるとしている。

論文情報:【Polymer】Controlled water-soluble properties of poly(vinyl alcohol) films via the benzoxaborole-containing temperature-responsive copolymers

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