断食の準備

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13815 (2023) この記事を引用

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高吸水性ハイドロゲルは、その独特の吸水性能により、多くの分野で幅広い用途に使用されています。 超吸収性ヒドロゲルに関する数十年の研究にもかかわらず、加圧下での高い吸水性と急速な膨潤は依然として課題であり、衛生用品などへの応用が強く望まれています。 ここでは、発泡と後表面架橋による、加圧下で高い食塩水吸収性を有する高速膨潤多孔質デンプン-g-ポリ(アクリル酸)/ポリ(ビニルアルコール)超吸収性ヒドロゲルの調製を報告する。 2,2'-アゾビス(2-アミジノプロパン) 二塩酸塩 (AIBA) が、NaHCO3 などの従来のポロゲンの代わりに新しいポロゲンとして使用されました。 ヒドロゲルの表面後架橋は、エステル化反応を介してグリセロールを使用して達成されました。 AIBA は、ヒドロゲルの多孔性と膨潤性能に関して NaHCO3 よりも優れたポロゲンであり、その含有量は、吸水性や膨潤速度などのヒドロゲルの構造と膨潤性能に大きな影響を与えます。 また、グリセロールを使用した表面架橋は、圧力下 (2 kPa) での食塩水の吸水性を大幅に向上させることができますが、膨潤速度は犠牲になります。 その結果、ヒドロゲルは、脱イオン水 (560 g/g)、0.9 wt% NaCl 溶液 (58 g/g)、2 kPa 圧力下での 0.9 wt% NaCl 溶液 (28 g/g) に対して高い吸水性を示し、急速に膨潤します (高度に膨潤した状態に達するには 31 秒)。

Wichterle と Lim1 によって報告されたヒドロゲルに関する最初の論文以来、ヒドロゲルは化学工学 2,3,4、農業 5,6,7、製薬 8,9、建築 10,11、衛生用途 12,13 などで広く使用されています。衛生製品において、非常に重要な特性の 1 つは、水溶液中での乾燥ヒドロゲルの急速な膨潤です。 一般に、ポリマーネットワークへの水分子の浸透速度と官能基の親水性が、ヒドロゲルの膨潤速度を決定する 2 つの主要な要因です 14、15。 したがって、ヒドロゲルの多孔性が高くなると、ポリマーネットワークと外部の水溶液の間の接触面積が増加する可能性があり、これは膨潤速度の向上に役立ちます16。

これまで、相分離技術 17、凍結乾燥および水和技術 18、ポロシゲン技術 19、および発泡技術 20、21 などのさまざまな細孔形成方法が、多孔質ヒドロゲルの調製に使用されてきました。 これらの方法のうち、発泡技術は、ハイドロゲルに多孔質構造を生成するための簡単かつ効果的な方法である。 NaHCO322 などの炭酸塩化合物や、メタノールやアセトンなどの有機溶媒は、最も頻繁に使用される発泡試薬です 23,24。 さらに、重合プロセスでの発泡および合成されたままのヒドロゲルの非溶媒脱水によって得られた多孔質ヒドロゲルも報告されています25。 ヒドロゲルの気孔率と膨潤率は、炭酸塩化合物をポロゲンとして使用することで改善できますが、酸による分解が起こるため、ポロゲンの添加時間と順序、および重合プロセスのゲル化時間を注意深く制御する必要があります。カーボネート化合物の生成は、それらを反応混合物に添加すると集中的に発生した。 さらに、反応混合物中での炭酸塩粒子の分散が不均一であるため、均質な多孔質構造を有するヒドロゲルを得ることが困難である。 したがって、安定した発泡プロセスを実現し、良好な多孔質構造を得るには、反応混合物中に十分に分散できるが、重合前に分解できないポロゲンを見つけることが必要です。

一方、衛生製品への用途では、加圧下でのヒドロゲルの吸水性が重要です26。 一部の従来のヒドロゲルでは、生理食塩水中で膨潤する際に圧力下でヒドロゲルの粒径が小さくなる場合があります。 これにより、体液などの水性液体のヒドロゲル粒子への透過性が大幅に妨げられ、したがってヒドロゲルの吸水性が大幅に低下することになる。 衛生分野での用途の要件を満たすためには、加圧下での高い吸水性を有することが強く望まれています。 ハイドロゲルの調製後の表面架橋は、吸水性をあまり損なわずに問題を解決するための妥当なアプローチです 27,28。