材料科学：ナノ粒子溶液をゲルや生物組織の接着剤に

接着剤がポリマーでできているのは、ポリマーは他の材料と異なり、表面の凹凸を覆うことによって表面同士をしっかり接触させ、応力下でエネルギーを散逸させることによって接着剤接合部の破壊を妨げるからである。しかし、ポリマーを使ってポリマーゲル同士を「糊付け」することは難しく、化学反応、加熱、pH変化、紫外線照射、電場などを必要とする。今回我々は、1滴のナノ粒子溶液を一方のゲル表面に塗り広げた後、他方のゲルを接触させることによって、室温でヒドロゲル同士の間に強力で迅速な接着が実現できることを示す。この方法は、ナノ粒子がポリマーゲル表面に吸着してポリマー鎖の間をつなぐ働きをする能力と、ポリマー鎖がナノ粒子表面に吸着すると応力下で構造を変えエネルギーを散逸する能力に基づいている。我々は、さまざまなシリカナノ粒子溶液を用いて化学的特性や剛性が同じヒドロゲル片や異なるヒドロゲル片同士を約30秒間押しつけて強力な接着を達成し、この方法を実証した。さらに、ヒドロゲル同士を接着しないカーボンナノチューブとセルロースナノ結晶も、それらの表面の化学的性質を変えれば接着剤になることを示す。また、この方法が生物組織にも有望であることを例証するため、シリカナノ粒子溶液を用いて、仔ウシ肝臓の2つの切片も接着した。この方法は、ゲルや組織を組み立てる迅速、簡便かつ効果的な方法として、マイクロ流体工学、アクチュエーション、組織工学、外科手術などの多くの新しい工学的応用や医学的応用向けに価値がある。

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