今日のメリーランド州

Jun 07, 2023

ハイドロゲルシートは自重の100倍の水を吸収できる

Maryland Today スタッフより 2023 年 1 月 11 日

UMD の研究者は、ハイドロゲル シート (左) を使用して、ガーゼなどの材料よりも約 3 倍多くの水ベースの液体を吸収しました。

Matter/Choudhary らによる画像

キッチンではソーダがこぼれたりトマトソースが飛び散ったりしたときに役立つのはペーパータオルですが、手術室ではガーゼが血液を吸収することがよくあります。 しかし、メリーランド大学の研究者らは、約3倍の水性液体を吸収し保持するヒドロゲル（乾燥シートの形をしたゼラチン状の素材）を使用することで、より優れたピッカーアッパーを開発した。

最近マター誌に発表されたこの方法は、吸収性があり、折り畳むことができ、カット可能な「ゲルシート」を製造し、いつかキッチン、バスルーム、医療現場などで使われる可能性がある。 重量の100倍以上の水を吸収するポリマーとして知られる大きな分子の網でできた一般的なハイドロゲルとは異なり、この新しい材料は乾燥しても脆くなったり崩れたりすることはありません。

「私たちはヒドロゲルがどのようなものであるかを再考しました」と責任著者でUMDの化学および生体分子工学の教授であるスリニバサ・ラガバン氏は述べた。 「私たちが行ったのは、ペーパータオルとハイドロゲルの望ましい特性を組み合わせることです。」

ゲルシートを作るために、研究チームはジップトップバッグの中で酸、塩基、その他の種類のヒドロゲル材料を混合した。 酢と重曹が出会うように、混合物はゲル内で二酸化炭素の泡を放出し、多孔質で泡状の物質を作り出しました。 次に、ジッパー付きバッグをガラス板の間に挟んでシートを形成し、UV 光にさらします。これにより液体が泡の周りに固まり、細孔が残ります。 最後に、チームはセットシートをアルコールとグリセロールに浸し、空気乾燥させました。 これにより、乾燥後のゲルシートは布地のような柔らかさと柔軟性を保つことができました。

「私たちの知る限り、これほどの触覚的および機械的特性を持つと報告された最初のヒドロゲルです」とラガバン氏は述べた。 また、ゲルシートは周囲条件で 1 年間柔らかく柔軟なままであり、安定性が示されました。 「私たちは、単純な出発材料でいくつかのユニークな特性を達成しようとしています。」

研究者らが25ミリリットル（0.8オンス）のこぼれた水の上にゲルシートを置くと、シートは20秒以内に膨張して水を吸収し、滴下することなく水を保持した。 しかし、布ナプキンは水分を約60％しか吸収せず、水滴が残りました。

このゲルシートは、シロップ、血液、さらには水の 100 万倍の厚さの液体などの濃厚な液体でも良好に機能します。 研究者らは、ゲルシートが60秒以内に40ミリリットル近くの血液を吸収できるのに対し、ガーゼ包帯は血液の55％しか吸収できないことを発見した。 ゲルシートは液体をしっかり保持しますが、血液が染み込んだガーゼは滴り落ちます。

生理用ナプキン、スポンジ、ガーゼと比較して、ジェルシートは2倍以上の血液を吸収しました。

次にチームは、吸収性を高め、材料を強化し、コストを下げ、シートを再利用可能にすることにより、ゲルシートを最適化することを計画しています。 研究者らは油を吸収するためのゲルシートの開発も検討している。

ゲルシートは柔軟性と吸収性があるため、包帯として重傷の出血を止める可能性もあります。

「私は常に、単に論文を発表する以上に発明をさらに発展させることに興味を持っています」とラガバン氏は語った。 「実際に実用化されたら素晴らしいですね。」

この記事は Cell Press のリリースを基に編集されたものです。

研究

化学・生体分子工学研究

A. ジェームス クラーク エンジニアリング スクール