キトサンとカテコールから高強度バイオ接着剤を開発~湿潤環境での接着で医療材料への応用に期待~

2025-11-06 北海道大学,北海道立総合研究機構,苫小牧工業高等専門学校

北海道大学地球環境科学研究院の小野田晃教授らの国際共同研究チームは、キトサンとカテコール誘導体を混ぜるだけで作製可能な高強度バイオ接着剤を開発した。天然多糖キトサンと3,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド(DB)を2時間反応させるだけで高性能接着剤を得る簡便法であり、添加剤不要・低環境負荷・資源循環型の特長を持つ。木材同士で最大3.12MPa、豚皮で0.55MPaの接着強度を示し、水中でも0.1MPa程度の強度を維持。摩耗試験では木材表面の耐久性を大幅に向上させ、コーティング材としても有望である。さらに、キトサンの分子量や脱アセチル化度により接着特性を自在に調整できることも明らかになった。生体適合性が高く、湿潤環境での使用が可能なため、医療用創傷接着剤などへの応用が期待される。成果はACS Omega誌に掲載。

キトサンとカテコールから高強度バイオ接着剤を開発~湿潤環境での接着で医療材料への応用に期待~
キトサンとカテコール誘導体の単純な混合で強力なバイオ接着剤を製造。わずか2時間撹拌するだけで、手で力一杯引っ張るくらいでは離れないほどの接着力を示した。

<関連情報>

簡便かつ添加剤フリーなキトサン‐カテコール接着剤の合成と木材・皮膚への高強度接着評価 Facile and Additive-Free Synthesis of Chitosan-Catechol Adhesives with Enhanced Adhesive Strength: Performance Evaluation for Wood and Skin Binding

Mariko Kojima,Junki Noda,Shuichiro Seno,Gloria Kamwezi,Yuya Nagaoka,Hiroyuki Kono,Ronny Martinez,and Akira Onoda
ACS Omega  Published: October 6, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acsomega.5c06017

Abstract

Composite materials, which include chitosan and catechol derivatives, are promising bioadhesives that are inspired by natural adhesive biomolecules in mussels. Although adhesives based on the composite of chitosan and catechol have been explored, these require multiple steps for preparation using chemicals such as a coupling reagent and purification. Here, novel adhesive composite materials with high adhesive properties are prepared by additive-free mixing of chitosan (CS) and 3,4-dihydroxybenzaldehyde (DB). The resulting CS-catechol (CS-DB) exhibits sufficient adhesion to glue pairs of wood plates and sections of pork skin together with adhesive strengths of 1.50–3.12 and 0.33–0.55 MPa, respectively. CS-DB retains its adhesive strength (0.09–0.13 MPa) even in wet environments. The results of shear tests of CS-DB samples prepared from CS with different average molecular weights of polymerization (MW) and degrees of deacetylation (DDA) indicate that the adhesion to the surface of wood plates is strongly affected by the MW and that adhesion to the surface of pork skin is more affected by DDA. In addition, CS-DB samples have significantly improved properties in abrasion resistance when used as a coating on wood plates in a Taber abrasion test.

0504高分子製品
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