Research Abstract


A metal–ion-responsive adhesive material via switching of molecular recognition properties

2014年8月7日 Nature Communications 5 : 4622 doi: 10.1038/ncomms5622

一般的な接着剤は、表面に塗るとすぐにさまざまな物質にくっつく。無差別な接着を防ぐには、特定の条件下で特定の対象表面に付着するスマートな接着材料が望まれる。今回我々は、化学刺激として金属イオンに応答する機能性接着材料として、β–シクロデキストリン(βCD)と2,2’ –ビピリジル(bpy)の両方で修飾した高分子ヒドロゲルについて報告する。βCD–bpyゲルの界面分子認識に基づく接着特性は、bpyと金属イオンの錯体形成によってβCD–bpyの超分子架橋の解離が制御されることで発現する。さらに、βCD–bpyゲルの接着は、金属イオンの種類に対して選択性を示し、この選択性は金属–bpy錯体の架橋形成効率に依存する。独立した2つの化学シグナル(金属イオンとホスト–ゲスト相互作用)の変換がこの接着系において実現された。これは、複数の物体の直交性の高い巨視的な接合の開発につながる。

中村 貴志1, 高島 義徳1, 橋爪 章仁1, 山口 浩靖1 & 原田 明1,2

  1. 大阪大学大学院 理学研究科 高分子科学専攻
  2. 科学技術振興機構(JST)CREST
Common adhesives stick to a wide range of materials immediately after they are applied to the surfaces. To prevent indiscriminate sticking, smart adhesive materials that adhere to a specific target surface only under particular conditions are desired. Here we report a polymer hydrogel modified with both ​β-cyclodextrin (​βCD) and ​2,2′-bipyridyl (​bpy) moieties (βCD–bpy gel) as a functional adhesive material responding to metal ions as chemical stimuli. The adhesive property of βCD–bpy gel based on interfacial molecular recognition is expressed by complexation of metal ions to ​bpy that controlled dissociation of supramolecular cross-linking of βCD–bpy. Moreover, adhesion of βCD–bpy gel exhibits selectivity on the kinds of metal ions, depending on the efficiency of metal–bpy complexes in cross-linking. Transduction of two independent chemical signals (metal ions and host–guest interactions) is achieved in this adhesion system, which leads to the development of highly orthogonal macroscopic joining of multiple objects.