2022年11月, 株式会社リバネス, フォーカスシステムズ賞　　　　　　　　　　　　　　　
生物に近い材料「ハイドロゲル」の活用
国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国

2017年02月, 平成28年度北海道大学研究総長賞・奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　

2016年02月, 平成27年度北海道大学研究総長賞・優秀賞　　　　　　　　　　　　　　　

2015年03月, 平成2６年度北海道大学研究総長賞・優秀賞　　　　　　　　　　　　　　　

2010年05月, 高分子学会, 平成21年度高分子研究奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
犠牲的結合の導入により高力学物性を示す新規ハイドロゲルの創製

Porous and Tough Polyacrylamide/Carboxymethyl Cellulose Gels Chemically Crosslinked via Cryo-UV Polymerization for Sustained Drug Release
Duangkamon Viboonratanasri, Daniel Rudolf King, Tsuyoshi Okumura, Mohamad Alaa Terkawi, Yoshinori Katsuyama, Milena Lama, Tomoki Yasui, Takayuki Kurokawa
Gels, 11, 6, 2025年06月13日, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Characterizations of Polyion Complex Formed at Hydrogel Adhesion Interface
Hibiki Shiimura, Takuya Nishimura, Yuki Yokoi, Masahiro Yoshida, Yoshinori Katsuyama, Kiminori Nakamura, Takayuki Kurokawa
Macromolecules, 2025年05月13日, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 46992966

Mechanical Performance of Polyampholyte Hydrogels Influenced by Ionic Bond Strength under Isochoric Conditions
Xueyu Li, Haruna Tsuchibora, Ya Nan Ye, Kunpeng Cui, Takayuki Kurokawa
Macromolecules, 58, 6, 2984, 2995, American Chemical Society (ACS), 2025年03月17日, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Double-network hydrogels with a gradient hydrophobic coating that prevents water evaporation and allows strong adhesion to a solid substrate
Shota Sakurai, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong, Tasuku Nakajima
Polymer Journal, 57, 4, 441, 447, Springer Science and Business Media LLC, 2025年01月08日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Pre-yielding and necking process of double network hydrogels revealed by sample geometry effects
Masahiro Yoshida, Ryuji Kiyama, Ye Zhang, Daniel R. King, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Extreme Mechanics Letters, 69, 102163, 102163, Elsevier BV, 2024年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Spatial Analysis of the Damage Zone in Double Network Hydrogel Using the Microelectrode Technique
Takuya Nishimura, Honglei Guo, Yoshinori Katsuyama, Masahiro Yoshida, Jian Ping Gong, Takayuki Kurokawa
Macromolecules, 57, 4, 1502, 1508, American Chemical Society (ACS), 2024年02月09日, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 34054019

Tunable structure of chimeric isomaltomegalosaccharides with double α-(1 → 4)-glucosyl chains enhances the solubility of water-insoluble bioactive compounds
Weeranuch Lang, Takayoshi Tagami, Yuya Kumagai, Seiya Tanaka, Hye-Jin Kang, Masayuki Okuyama, Wataru Saburi, Haruhide Mori, Tohru Hira, Chaehun Lee, Takuya Isono, Toshifumi Satoh, Hiroshi Hara, Takayuki Kurokawa, Nobuo Sakairi, Yoshiaki Yuguchi, Atsuo Kimura
Carbohydrate Polymers, 319, 121185, 121185, Elsevier BV, 2023年11月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Novel endoscopic management of gastroenterological anastomosis leakage by injecting gel-forming solutions: an experimental animal study.
Yusuke Watanabe, Keiko Yamamoto, Zijian Yang, Haruna Tsuchibora, Masakazu Fujii, Masayoshi Ono, Shoko Ono, Takayuki Kurokawa, Naoya Sakamoto
Surgical endoscopy, 2023年07月19日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, BACKGROUND: Anastomotic leakage (AL) after gastrointestinal surgery remains a challenging complication that requires surgical or non-surgical treatment. Although various therapeutic endoscopic techniques are available, no definitive interventions exist. We developed a therapeutic endoscopic submucosal injection method using novel gel-forming mixed solutions to close AL and evaluated the elasticity of the developed hydrogel. The safety and efficacy of the injection method were explored in porcine AL models. METHODS: We developed a novel gel-forming solution, and the formed gel lasted approximately one week within the gastrointestinal wall. An indentation test evaluated the elasticity of the novel hydrogel. After the confirmation of AL on porcine anterior gastric walls, sodium alginate was endoscopically injected into the submucosal layer around the leakage site circularly, followed by a calcium lactate/chitosan-based solution. After that, the outcomes data were collected, and histopathological effectiveness was evaluated. RESULTS: The increased sodium alginate elasticity with the addition of calcium lactate/chitosan-based solution facilitated long-lasting gel formation. Four pigs with AL underwent this intervention consecutively. Each endoscopic injection was completed in less than 5 min. No significant complications were observed for 3 weeks after the intervention. All AL sites were macroscopically healed. Histopathologic findings at 3 weeks showed that the wall defect was filled with collagen fibers that had grown around the site of the muscle layer tear. No tissue necrosis was observed. CONCLUSION: This preclinical study demonstrated that the therapeutic injection method for gastroenterological AL using gel-forming solutions could be an alternative endoscopic treatment, especially in patients with severe conditions or comorbidities. The optimal target of this treatment is small size and early AL without poor blood flow or intense hypertrophic scar lesions.

Origin of Surface Charge of Double Network Hydrogels Prepared by Sequential Polymerization
Martin Frauenlob, Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ACS Macro Letters, 12, 7, 860, 865, American Chemical Society (ACS), 2023年06月20日, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Engineering of an electrically charged hydrogel implanted into a traumatic brain injury model for stepwise neuronal tissue reconstruction
Satoshi Tanikawa, Yuki Ebisu, Tomáš Sedlačík, Shingo Semba, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Akira Hirota, Taiga Takahashi, Kazushi Yamaguchi, Masamichi Imajo, Hinako Kato, Takuya Nishimura, Zen-ichi Tanei, Masumi Tsuda, Tomomi Nemoto, Jian Ping Gong, Shinya Tanaka
Scientific Reports, 13, 2233, Springer Science and Business Media LLC, 2023年02月14日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Abstract

Neural regeneration is extremely difficult to achieve. In traumatic brain injuries, the loss of brain parenchyma volume hinders neural regeneration. In this study, neuronal tissue engineering was performed by using electrically charged hydrogels composed of cationic and anionic monomers in a 1:1 ratio (C1A1 hydrogel), which served as an effective scaffold for the attachment of neural stem cells (NSCs). In the 3D environment of porous C1A1 hydrogels engineered by the cryogelation technique, NSCs differentiated into neuroglial cells. The C1A1 porous hydrogel was implanted into brain defects in a mouse traumatic damage model. The VEGF-immersed C1A1 porous hydrogel promoted host-derived vascular network formation together with the infiltration of macrophages/microglia and astrocytes into the gel. Furthermore, the stepwise transplantation of GFP-labeled NSCs supported differentiation towards glial and neuronal cells. Therefore, this two-step method for neural regeneration may become a new approach for therapeutic brain tissue reconstruction after brain damage in the future.

Nanoscale TEM Imaging of Hydrogel Network Architecture
Ryuji Kiyama, Masahiro Yoshida, Takayuki Nonoyama, Tomas Sedlacik, Hiroshi Jinnai, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
Advanced Materials, 35, 1, 2208902, 2208902, Wiley, 2022年11月18日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Gluing blood into gel by electrostatic interaction using a water-soluble polymer as an embolic agent.
Zhiping Jin, Hailong Fan, Toshiya Osanai, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Hideki Hyodoh, Kotaro Matoba, Akiko Takeuchi, Jian Ping Gong, Miki Fujimura
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119, 42, e2206685119, 2022年10月18日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Liquid embolic agents are widely used for the endovascular embolization of vascular conditions. However, embolization based on phase transition is limited by the adhesion of the microcatheter to the embolic agent, use of an organic solvent, unintentional catheter retention, and other complications. By mimicking thrombus formation, a water-soluble polymer that rapidly glues blood into a gel without triggering coagulation was developed. The polymer, which consists of cationic and aromatic residues with adjacent sequences, shows electrostatic adhesion with negatively charged blood substances in a physiological environment, while common polycations cannot. Aqueous polymer solutions are injectable through clinical microcatheters and needles. The formed blood gel neither adhered to the catheter nor blocked the port. Postoperative computed tomography imaging showed that the polymer can block the rat femoral artery in vivo and remain at the injection site without nontarget embolization. This study provides an alternative for the development of waterborne embolic agents., 34054018

Surfactant induced bilayer-micelle transition for emergence of functions in anisotropic hydrogel
Md Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Gen Kamita, Jian Ping Gong, Zannatul Fatema
Journal of Materials Chemistry B, 10, 41, 8386, 8397, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022年06月23日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Tuning the self-assembled structures in amorphous hydrogels will enrich the functionality of hydrogels. In this study, we tuned the structure of a photonic hydrogel, which consists of polymeric lamellar bilayers..., 34054018

Synthesis of degradable double network gels using a hydrolysable cross-linker
Takanori Yokoi, Akinori Kuzuya, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yuichi Ohya
Polymer Chemistry, 13, 25, 3756, 3762, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022年06月02日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Biodegradable double network (DN) gels with remarkably high mechanical strength and toughness were synthesised. The biodegradable DN gels can be potentially applied in biomedical applications such as cartilage regeneration.

Evaluation of biological responses to micro-particles derived from a double network hydrogel
Gen Matsumae, Mohamad Alaa Terkawi, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Daisuke Takahashi, Tomohiro Shimizu, Ken Kadoya, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda, Norimasa Iwasaki
Biomaterials Science, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022年03月16日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Double network hydrogels have been proven to be a substitute biomaterial for cartilage. For further applications as articular cartilages, it is essential to understand the biological reactions that might be initiated by their micro-particles., 34054019

High strength hydrogels enable dendrite-free Zn metal anodes and high-capacity Zn-MnO2 batteries via a modified mechanical suppression effect
Ruijie Zhu, Huijun Yang, Wei Cui, Laras Fadillah, Tianhong Huang, Zetao Xiong, Chunmei Tang, Damian Kowalski, Sho Kitano, Chunyu Zhu, Daniel R. King, Takayuki Kurokawa, Yoshitaka Aoki, Hiroki Habazaki
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, 10, 6, 3122, 3133, 2022年02月14日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 34054019

Quantitative determination of cation–π interactions between metal ions and aromatic groups in aqueous media by a hydrogel Donnan potential method
Hailong Fan, Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Physical Chemistry Chemical Physics, 24, 10, 6126, 6132, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022年02月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The binding ratios of various metal ions to aromatic groups by cation–π interactions in aqueous media have been quantitatively calculated by using Donnan potential measurements., 34054019

Facile preparation of cellulose hydrogel with Achilles tendon-like super strength through aligning hierarchical fibrous structure
Yun Zhou Guo, Tasuku Nakajima, Md. Tariful Islam Mredha, Hong Lei Guo, Kunpeng Cui, Yong Zheng, Wei Cui, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Chemical Engineering Journal, 428, 132040, 132040, Elsevier BV, 2022年01月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 34054019

Unique crack propagation of double network hydrogels under high stretch
Ye Zhang, Kazuki Fukao, Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Katsuhiko Tsunoda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Extreme Mechanics Letters, 51, 101588, 101588, Elsevier BV, 2021年12月18日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 34054019

In Situ Evaluation of the Polymer Concentration Distribution of Microphase-Separated Polyelectrolyte Hydrogels by the Microelectrode Technique
Takuya Nishimura, Honglei Guo, Ryuji Kiyama, Yoshinori Katsuyama, Jian Ping Gong, Takayuki Kurokawa
Macromolecules, 54, 23, 10776, 10785, American Chemical Society (ACS), 2021年12月14日, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 34054019

How chain dynamics affects crack initiation in double-network gels
Yong Zheng, Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Wei Cui, Ye Zhang, Chung-Yuen Hui, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Proceedings of the National Academy of Sciences, 118, 49, 2021年12月07日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 34054019

Hydroxyapatite-hybridized double-network hydrogel surface enhances differentiation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells to osteogenic cells.
Takuma Kaibara, Lei Wang, Masumi Tsuda, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Norimasa Iwasaki, Jian Ping Gong, Shinya Tanaka, Kazunori Yasuda
Journal of biomedical materials research. Part A, 110, 4, 747, 760, 2021年10月28日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Recently, we have developed a hydroxyapatite (HAp)-hybridized double-network (DN) hydrogel (HAp/DN gel), which can robustly bond to the bone tissue in the living body. The purpose of this study is to clarify whether the HAp/DN gel surface can differentiate the bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) to osteogenic cells. We used the MSCs which were harvested from the rabbit bone marrow and cultured on the polystyrene (PS) dish using the autogenous serum-supplemented medium. First, we confirmed the properties of MSCs by evaluating colony forming unit capacity, expression of MSC markers using flow cytometry, and multidifferential capacity. Secondly, polymerase chain reaction analysis demonstrated that the HAp/DN gel surface significantly enhanced mRNA expression of the eight osteogenic markers (TGF-β1, BMP-2, Runx2, Col-1, ALP, OPN, BSP, and OCN) in the cultured MSCs at 7 days than the PS surfaces (p < 0.0001), while the DN gel and HAp surfaces provided no or only a slight effect on the expression of these markers except for Runx2. Additionally, the alkaline phosphatase activity was significantly higher in the cells cultured on the HAp/DN gel surface than in the other three material surfaces (p < 0.0001). Thirdly, when the HAp/DN gel plug was implanted into the rabbit bone marrow, MSC marker-positive cells were recruited in the tissue generated around the plug at 3 days, and Runx2 and OCN were highly expressed in these cells. In conclusion, this study demonstrated that the HAp/DN gel surface can differentiate the MSCs into osteogenic cells., 34054019

Tiny yet tough: Maximizing the toughness of fiber-reinforced soft composites in the absence of a fiber-fracture mechanism
Wei Cui, Yiwan Huang, Liang Chen, Yong Zheng, Yoshiyuki Saruwatari, Chung-Yuen Hui, Takayuki Kurokawa, Daniel R. King, Jian Ping Gong
Matter, Elsevier BV, 2021年09月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Fast in vivo fixation of double network hydrogel to bone by monetite surface hybridization
Takayuki NONOYAMA, Lei WANG, Ryuji KIYAMA, Naohiro KASHIMURA, Kazunori YASUDA, Shinya TANAKA, Takayuki KUROKAWA, Jian Ping GONG
Journal of the Ceramic Society of Japan, 129, 9, 584, 589, Ceramic Society of Japan, 2021年09月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels.
Jun Suzuka, Masumi Tsuda, Lei Wang, Shinji Kohsaka, Karin Kishida, Shingo Semba, Hirokazu Sugino, Sachiyo Aburatani, Martin Frauenlob, Takayuki Kurokawa, Shinya Kojima, Toshihide Ueno, Yoshihiro Ohmiya, Hiroyuki Mano, Kazunori Yasuda, Jian Ping Gong, Shinya Tanaka
Nature biomedical engineering, 5, 8, 914, 925, 2021年08月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Cancer recurrence can arise owing to rare circulating cancer stem cells (CSCs) that are resistant to chemotherapies and radiotherapies. Here, we show that a double-network hydrogel can rapidly reprogramme differentiated cancer cells into CSCs. Spheroids expressing elevated levels of the stemness genes Sox2, Oct3/4 and Nanog formed within 24 h of seeding the gel with cells from any of six human cancer cell lines or with brain cancer cells resected from patients with glioblastoma. Human brain cancer cells cultured on the double-network hydrogel and intracranially injected in immunodeficient mice led to higher tumorigenicity than brain cancer cells cultured on single-network gels. We also show that the double-network gel induced the phosphorylation of tyrosine kinases, that gel-induced CSCs from primary brain cancer cells were eradicated by an inhibitor of the platelet-derived growth factor receptor, and that calcium channel receptors and the protein osteopontin were essential for the regulation of gel-mediated induction of stemness in brain cancer cells.

Flower-like Photonic Hydrogel with Superstructure Induced via Modulated Shear Field
Ya Nan Ye, Md Anamul Haque, Akane Inoue, Yoshinori Katsuyama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ACS MACRO LETTERS, 10, 6, 708, 713, 2021年06月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Nanophase Separation in Immiscible Double Network Elastomers Induces Synergetic Strengthening, Toughening, and Fatigue Resistance
Yong Zheng, Ryuji Kiyama, Takahiro Matsuda, Kunpeng Cui, Xueyu Li, Wei Cui, Yunzhou Guo, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
CHEMISTRY OF MATERIALS, 33, 9, 3321, 3334, 2021年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Molecular mechanism of abnormally large nonsoftening deformation in a tough hydrogel.
Ya Nan Ye, Kunpeng Cui, Wei Hong, Xueyu Li, Chengtao Yu, Dominique Hourdet, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 118, 14, 2021年04月06日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Tough soft materials usually show strain softening and inelastic deformation. Here, we study the molecular mechanism of abnormally large nonsoftening, quasi-linear but inelastic deformation in tough hydrogels made of hyperconnective physical network and linear polymers as molecular glues to the network. The interplay of hyperconnectivity of network and effective load transfer by molecular glues prevents stress concentration, which is revealed by an affine deformation of the network to the bulk deformation up to sample failure. The suppression of local stress concentration and strain amplification plays a key role in avoiding necking or strain softening and endows the gels with a unique large nonsoftening, quasi-linear but inelastic deformation.

Effect of mesoscale phase contrast on fatigue-delaying behavior of self-healing hydrogels.
Xueyu Li, Kunpeng Cui, Takayuki Kurokawa, Ya Nan Ye, Tao Lin Sun, Chengtao Yu, Costantino Creton, Jian Ping Gong
Science advances, 7, 16, 2021年04月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, We investigate the fatigue resistance of chemically cross-linked polyampholyte hydrogels with a hierarchical structure due to phase separation and find that the details of the structure, as characterized by SAXS, control the mechanisms of crack propagation. When gels exhibit a strong phase contrast and a low cross-linking level, the stress singularity around the crack tip is gradually eliminated with increasing fatigue cycles and this suppresses crack growth, beneficial for high fatigue resistance. On the contrary, the stress concentration persists in weakly phase-separated gels, resulting in low fatigue resistance. A material parameter, λtran, is identified, correlated to the onset of non-affine deformation of the mesophase structure in a hydrogel without crack, which governs the slow-to-fast transition in fatigue crack growth. The detailed role played by the mesoscale structure on fatigue resistance provides design principles for developing self-healing, tough, and fatigue-resistant soft materials.

Experimental Verification of the Balance between Elastic Pressure and Ionic Osmotic Pressure of Highly Swollen Charged Gels.
Tasuku Nakajima, Ken-Ichi Hoshino, Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Gels (Basel, Switzerland), 7, 2, 2021年04月01日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The equilibrium swelling degree of a highly swollen charged gel has been thought to be determined by the balance between its elastic pressure and ionic osmotic pressure. However, the full experimental verification of this balance has not previously been conducted. In this study, we verified the balance between the elastic pressure and ionic osmotic pressure of charged gels using purely experimental methods. We used tetra-PEG gels created using the molecular stent method (St-tetra-PEG gels) as the highly swollen charged gels to precisely and separately control their network structure and charge density. The elastic pressure of the gels was measured through the indentation test, whereas the ionic osmotic pressure was determined by electric potential measurement without any strong assumptions or fittings. We confirmed that the two experimentally determined pressures of the St-tetra-PEG gels were well balanced at their swelling equilibrium, suggesting the validity of the aforementioned relationship. Furthermore, from single-strand level analysis, we investigated the structural requirements of the highly swollen charged gels in which the elasticity and ionic osmosis are balanced at their swelling equilibrium.

Correction to Preparation of Tough Double- and Triple-Network Supermacroporous Hydrogels through Repeated Cryogelation
Tomáš Sedlačík, Takayuki Nonoyama, Honglei Guo, Ryuji Kiyama, Tasuku Nakajima, Yoshihiro Takeda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Chemistry of Materials, 32, 24, 10737, 10737, 2020年12月22日
研究論文（学術雑誌）

Stress Relaxation and Underlying Structure Evolution in Tough and Self-Healing Hydrogels
Kunpeng Cui, Ya Nan Ye, Chengtao Yu, Xueyu Li, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ACS Macro Letters, 9, 11, 1582, 1589, American Chemical Society (ACS), 2020年11月17日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Polyzwitterions as a Versatile Building Block of Tough Hydrogels: From Polyelectrolyte Complex Gels to Double-Network Gels.
Haiyan Yin, Daniel R King, Tao Lin Sun, Yoshiyuki Saruwatari, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ACS applied materials & interfaces, 12, 44, 50068, 50076, 2020年11月04日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The high water content of hydrogels makes them important as synthetic biomaterials, and tuning the mechanical properties of hydrogels to match those of natural tissues without changing chemistry is usually difficult. In this study, we have developed a series of hydrogels with varied stiffness, strength, and toughness based on a combination of poly(2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid) (PAMPS), a strong acidic polyelectrolyte, and poly-N-(carboxymethyl)-N,N-dimethyl-2-(methacryloyloxy) ethanaminium) (PCDME), a polyzwitterion with a weak acidic moiety. We demonstrate that modifying the true molar ratio, R, of PCDME to PAMPS results in four unique categories of hydrogels with different swelling ratios and Young's moduli. When R < 1, a negatively charged polyelectrolyte gel (PE) is formed; when 1 < R < 3, a tough and viscoelastic polyelectrolyte complex gel (PEC) is formed; when 3 < R < 6.5, a conventional, elastic interpenetrating network gel (IPN) is formed; and when R > 6.5, a tough and stiff double-network gel (DN) is formed. Both the PEC and DN gels exhibit high toughness and fracture stress, up to 1.8 and 1.5 MPa, respectively. Importantly, the PEC gels exhibit strong recovery properties along with high toughness, distinguishing them from DN gels. Without requiring a change in chemistry, we can tune the mechanical response of hydrogels over a wide spectrum, making this a useful system of soft and hydrated biomaterials.

Preparation of Tough Double- and Triple-Network Supermacroporous Hydrogels through Repeated Cryogelation
Tomáš Sedlačík, Takayuki Nonoyama, Honglei Guo, Ryuji Kiyama, Tasuku Nakajima, Yoshihiro Takeda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Chemistry of Materials, 32, 19, 8576, 8586, American Chemical Society (ACS), 2020年10月13日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Chitin-Based Double-Network Hydrogel as Potential Superficial Soft-Tissue-Repairing Materials.
Junchao Huang, Martin Frauenlob, Yuki Shibata, Lei Wang, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Masumi Tsuda, Shinya Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Biomacromolecules, 21, 10, 4220, 4230, 2020年10月12日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Chitin is a biopolymer, which has been proven to be a biomedical material candidate, yet the weak mechanical properties seriously limit their potentials. In this work, a chitin-based double-network (DN) hydrogel has been designed as a potential superficial repairing material. The hydrogel was synthesized through a double-network (DN) strategy composing hybrid regenerated chitin nanofiber (RCN)-poly (ethylene glycol diglycidyl ether) (PEGDE) as the first network and polyacrylamide (PAAm) as the second network. The hybrid RCN-PEGDE/PAAm DN hydrogel was strong and tough, possessing Young's modulus (elasticity) E 0.097 ± 0.020 MPa, fracture stress σf 0.449 ± 0.025 MPa, and work of fracture Wf 5.75 ± 0.35 MJ·m-3. The obtained DN hydrogel was strong enough for surgical requirements in the usage of soft tissue scaffolds. In addition, chitin endowed the DN hydrogel with good bacterial resistance and accelerated fibroblast proliferation, which increased the NIH3T3 cell number by nearly five times within 3 days. Subcutaneous implantation studies showed that the DN hydrogel did not induce inflammation after 4 weeks, suggesting a good biosafety in vivo. These results indicated that the hybrid RCN-PEGDE/PAAm DN hydrogel had great prospect as a rapid soft-tissue-repairing material.

Effect of the constituent networks of double-network gels on their mechanical properties and energy dissipation process.
Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
Soft matter, 16, 37, 8618, 8627, 2020年09月30日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Double-network (DN) gels, consisting of brittle first and ductile second networks, possess extraordinary strength, extensibility, and fracture toughness while maintaining a high solvent content. Herein, we prepare DN gels consisting of various concentrations of the first and second networks to investigate the effect of each network structure on the tensile and fracture properties of DN gels. The results showed that the tensile properties of DN gels before yielding are mainly dominated by the first network, serving as a skeleton, whereas the properties after necking are determined by both networks. Moreover, we found that the DN gels with significant energy dissipation capacities exhibit high fracture resistance. Thus, this study not only confirms the factors determining the mechanical characteristics of DN gels but also explains how the two networks concertedly improve the toughness of DN gels.

Hydrogels as dynamic memory with forgetting ability
Chengtao Yu, Honglei Guo, Kunpeng Cui, Xueyu Li, Ya Nan Ye, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Proceedings of the National Academy of Sciences, 117, 32, 202006842, 202006842, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020年07月27日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The memory of our brain, stored in soft matter, is dynamic, and it forgets spontaneously to filter unimportant information. By contrast, the existing manmade memory, made from hard materials, is static, and it does not forget without external stimuli. Here we propose a principle for developing dynamic memory from soft hydrogels with temperature-sensitive dynamic bonds. The memorizing–forgetting behavior is achieved based on fast water uptake and slow water release upon thermal stimulus, as well as thermal-history-dependent transparency change of these gels. The forgetting time is proportional to the thermal learning time, in analogy to the behavior of brain. The memory is stable against temperature fluctuation and large stretching; moreover, the forgetting process is programmable. This principle may inspire future research on dynamic memory based on the nonequilibrium process of soft matter.

Bactericidal effect of cationic hydrogels prepared from hydrophilic polymers
Yuki Shibata, Takayuki Kurokawa, Tomoyasu Aizawa, Jian Ping Gong
Journal of Applied Polymer Science, 49583, 49583, Wiley, 2020年07月24日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Phase Separation Behavior in Tough and Self-Healing Polyampholyte Hydrogels
Kunpeng Cui, Ya Nan Ye, Tao Lin Sun, Chengtao Yu, Xueyu Li, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Macromolecules, American Chemical Society (ACS), 2020年06月26日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Fiber‐Reinforced Viscoelastomers Show Extraordinary Crack Resistance That Exceeds Metals
Wei Cui, Daniel R. King, Yiwan Huang, Liang Chen, Tao Lin Sun, Yunzhou Guo, Yoshiyuki Saruwatari, Chung‐Yuen Hui, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Advanced Materials, 32, 31, 1907180, 1907180, Wiley, 2020年06月25日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Soft fiber-reinforced polymers (FRPs), consisting of rubbery matrices and rigid fabrics, are widely utilized in industry because they possess high specific strength in tension while allowing flexural deformation under bending or twisting. Nevertheless, existing soft FRPs are relatively weak against crack propagation due to interfacial delamination, which substantially increases their risk of failure during use. In this work, a class of soft FRPs that possess high specific strength while simultaneously showing extraordinary crack resistance are developed. The strategy is to synthesize tough viscoelastic matrices from acrylate monomers in the presence of woven fabrics, which generates soft composites with a strong interface and interlocking structure. Such composites exhibit fracture energy, Γ, of up to 2500 kJ m-2 , exceeding the toughest existing materials. Experimental elucidation shows that the fracture energy obeys a simple relation, Γ = W · lT , where W is the volume-weighted average of work of extension at fracture of the two components and lT is the force transfer length that scales with the square root of fiber/matrix modulus ratio. Superior Γ is achieved through a combination of extraordinarily large lT (10-100 mm), resulting from the extremely high fiber/matrix modulus ratios (104 -105 ), and the maximized energy dissipation density, W. The elucidated quantitative relationship provides guidance toward the design of extremely tough soft composites.

Lamellar Bilayer to Fibril Structure Transformation of Tough Photonic Hydrogel under Elongation
M. Anamul Haque, Kunpeng Cui, Muhammad Ilyas, Takayuki Kurokawa, Alba Marcellan, Annie Brulet, Riku Takahashi, Tasuku Nakajima, J. Ping Gong
Macromolecules, American Chemical Society (ACS), 2020年06月23日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Anisotropic Double-Network Hydrogels via Controlled Orientation of a Physical Sacrificial Network
Daniel R. King, Riku Takahashi, Takuma Ikai, Kazuki Fukao, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ACS Applied Polymer Materials, 2020年06月12日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Synthetic PAMPS Gel Induces Chondrogenic Differentiation of ATDC5 Cells via a Novel Protein Reservoir Function
Shingo Semba, Nobuto Kitamura, Masumi Tsuda, Keiko Goto, Sadamu Kurono, Yoshihiro Ohmiya, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda, Shinya Tanaka
Journal of Biomedical Materials Research Part A, 109, 3, 354, 364, 2020年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, We previously demonstrated that a synthetic negatively charged poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) (PAMPS) gel induced chondrogenic differentiation of ATDC5 cells. In this study, we clarified the underlying molecular mechanism, in particular, focusing on the events that occurred at the interface between the gel and the cells. Gene expression profiling revealed that the expression of extracellular components was enhanced in the ATDC5 cells that were cultured on the PAMPS gel, suggesting that extracellular proteins secreted from the ATDC5 cells might be adsorbed in the PAMPS gel, thereby contributing to the induction of chondrogenic differentiation. Therefore, we created "Treated-PAMPS gel," which adsorbed various proteins secreted from the cultured ATDC5 cells during 7 days. Proteomic analysis identified 27 proteins, including extracellular matrix proteins such as Types I, III, and V collagens and thrombospondin (THBS) in the Treated-PAMPS gel. The Treated-PAMPS gel preferentially induced expression of chondrogenic markers, namely, aggrecan and Type II collagen, in the ATDC5 cells compared with the untreated PAMPS gel. Addition of recombinant THBS1 to the ATDC5 cells significantly enhanced the PAMPS-induced chondrogenic differentiation, whereas knockdown of THBS1 completely abolished this response. In conclusion, we demonstrated that the PAMPS gel has the potential to induce chondrogenic differentiation through novel reservoir functions, and the adsorbed THBS plays a significant role in the induction.

Integrin α4 Mediates ATDC5 Cell Adhesion to Negatively Charged Synthetic Polymer Hydrogel Leading to Chondrogenic Differentiatio
Daiki Hashimoto, Shingo Semba, Masumi Tsuda, Takayuki Kurokawa, Nobuto Kitamura, Kazunori Yasuda, Jian Ping Gong, Shinya Tanaka
Biochemical and Biophysical Research Communications, 528, 1, 120, 126, 2020年05月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Negatively charged synthetic hydrogels have been known to facilitate various cellular responses including cell adhesion, proliferation, and differentiation; however, the molecular mechanism of hydrogel-dependent control of cell behavior remains unclear. Recently, we reported that negatively charged poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) (PAMPS) gel induces chondrogenic differentiation of ATDC5 cells via novel protein reservoir function. In this study, we identified the cell adhesion molecules binding to PAMPS gels that act as mechanoreceptors. First, we performed a pull-down assay by particle gels using cell membrane proteins of ATDC5, and found that multiple membrane proteins bound to the PAMPS gel, whereas the uncharged poly(N,N'-dimethylacrylamide) gel as control did not bind to any membrane proteins. Western blot analysis indicated differential binding of integrin (ITG) isoforms to the PAMPS gel, in which the α4 isoform, but not α5 and αv, efficiently bound to the PAMPS gel. ITG α4 knockdown decreased cell spreading of ATDC5 on PAMPS gels, whereas the enhanced expression increased the behavior. Furthermore, ITG α4 depletion suppressed PAMPS gel-induced expression of bone morphogenic protein (BMP) 4 contributing to chondrogenic differentiation, in concordance with the reduction of ERK activation. These results demonstrated that membrane protein binding to PAMPS gels occurred in a charge-dependent manner, and that ITG α4 plays a crucial role in cell spreading on PAMPS gels and acts as a mechanoreceptor triggering cellular signaling leads to chondrogenic differentiation.

Double-Network Gels as Polyelectrolyte Gels with Salt-Insensitive Swelling Properties
Tasuku Nakajima, Takaharu Chida, Kei Mito, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Soft Matter, 16, 23, 5487, 5496, 2020年05月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Polyelectrolyte gels exhibit intrinsic salt-sensitive swelling behaviour, which causes size instability in ionic environments. Thus, polyelectrolyte gels that show salt-insensitive swelling have been anticipated for applications in ionic environments, such as medical materials used in vivo. We found that double-network (DN) gels consisting of both a polyelectrolyte network and a non-ionic network are resistant to salt-sensitive swelling. This resistance is attributed to their lower osmotic pressure originating from mobile ions relative to the osmotic pressure of mixing at swelling equilibrium. Our investigation indicated that the two contrasting network structures within the DN gels are vital for achieving these properties, where the structures include a highly prestretched and sparse polyelectrolyte network and a coiled and dense non-ionic network. The salt-insensitivity of the DN gels will lead to their unique applications in ionic environments.

Mesoscale Bicontinuous Networks in Self-healing Hydrogels Delay Fatigue Fracture
Xueyu Li, Kunpeng Cui, Tao Lin Sun, Lingpu Meng, Chengtao Yu, Liangbin Li, Costantino Creton, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Proceedings of the National Academy of Sciences, 117, 14, 7606, 7612, 2020年03月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Load-bearing biological tissues, such as muscles, are highly fatigue-resistant, but how the exquisite hierarchical structures of biological tissues contribute to their excellent fatigue resistance is not well understood. In this work, we study antifatigue properties of soft materials with hierarchical structures using polyampholyte hydrogels (PA gels) as a simple model system. PA gels are tough and self-healing, consisting of reversible ionic bonds at the 1-nm scale, a cross-linked polymer network at the 10-nm scale, and bicontinuous hard/soft phase networks at the 100-nm scale. We find that the polymer network at the 10-nm scale determines the threshold of energy release rate G 0 above which the crack grows, while the bicontinuous phase networks at the 100-nm scale significantly decelerate the crack advance until a transition G tran far above G 0 In situ small-angle X-ray scattering analysis reveals that the hard phase network suppresses the crack advance to show decelerated fatigue fracture, and G tran corresponds to the rupture of the hard phase network.

人工軟骨を目指した高強度ハイドロゲルーリン酸カルシウムの複合化および骨との接着
野々山貴行, 木山竜二, 深尾一城, 安田和則, 黒川孝幸, 龔剣萍
Ceramics Japan = セラミックス : bulletin of the Ceramic Society of Japan, 55, 3, 166, 170, 日本セラミックス協会, 2020年03月, ［国内誌］
日本語, 研究論文（学術雑誌）

Non-Linear Rheological Study of Hydrogel Sliding Friction in Water and Concentrated Hyaluronan Solution
Satoshi Hirayama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Tribology International, 147, 106270, 2020年02月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effect of Relative Strength of Two Networks on the Internal Fracture Process of Double Network Hydrogels As Revealed by in Situ Small-Angle X-ray Scattering
Kazuki Fukao, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Takahiko Kawai, Jian Ping Gong
Macromolecules, 53, 4, 1154, 1163, 2020年01月31日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Surface charge dominated protein absorption on hydrogels.
Honglei Guo, Yuto Uehara, Takahiro Matsuda, Ryuji Kiyama, Long Li, Jamil Ahmed, Yoshinori Katsuyama, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa
Soft matter, 16, 7, 1897, 1907, 2020年01月29日, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Soft tissue engineering requires antifouling materials that are biocompatible and mechanically flexible. Conventional hydrogels containing more than 70 wt% water are thus promising antifouling material candidates. However, some hydrogels are difficult to apply in internal body organs because of undesirable protein absorption on their surfaces. Due to the lack of an effective method for observing the true charge densities of hydrogels, the reason why electrostatic interactions dominate protein absorption behavior remains unclear. In this work, we adopt the microelectrode technique (MET) to study the electrical potentials of hydrogels with negative, positive, and neutral potentials and demonstrate the protein absorption behaviors on those hydrogels. The results show that MET is an effective method to obtain the surface charge densities of various hydrogels. Furthermore, the amounts of absorbed proteins on the gels were quantified with respect to the charge densities of the hydrogels. The results indicate that electrostatic absorption is quantitatively dominated by a combination of hydrogel charge density and overall protein charge. Based on the knowledge obtained in this work, the effects of hydrogel surface charges on protein absorption can be better understood. Thus, the results are expected to promote the application of hydrogels in tissue engineering.

Effect of void structure on the toughness of double network hydrogels
Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Soft Matter, 16, 37, 8618, 8627, Wiley, 2020年
研究論文（学術雑誌）

Relaxation Dynamics and Underlying Mechanism of a Thermally Reversible Gel from Symmetric Triblock Copolymer
Ya Nan Ye, Kunpeng Cui, Tsutomu Indei, Tasuku Nakajima, Dominique Hourdet, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Macromolecules, 52, 22, 8651, 8661, American Chemical Society ({ACS}), 2019年11月26日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tough Double-Network Gels and Elastomers from the Nonprestretched First Network
Tasuku Nakajima, Yuhei Ozaki, Ryo Namba, Kumi Ota, Yuki Maida, Takahiro Matsuda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ACS Macro Letters, 8, 11, 1407, 1412, American Chemical Society ({ACS}), 2019年11月19日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Adjacent Cationic-Aromatic Sequences Yield Strong Electrostatic Adhesion of Hydrogels in Seawater
Hailong Fan, Jiahui Wang, Zhen Tao, Junchao Huang, Ping Rao, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Nature Communications, 10, 1, 5127, 5127, 2019年11月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Electrostatic interaction is strong but usually diminishes in high ionic-strength environments. Biosystems can use this interaction through adjacent cationic-aromatic amino acids sequence of proteins even in a saline medium. Application of such specific sequence to the development of cationic polymer materials adhesive to negatively charged surfaces in saline environments is challenging due to the difficulty in controlling the copolymer sequences. Here, we discover that copolymers with adjacent cation-aromatic sequences can be synthesized through cation-π complex-aided free-radical polymerization. Sequence controlled hydrogels from diverse cation/aromatic monomers exhibit fast, strong but reversible adhesion to negatively charged surfaces in seawater. Aromatics on copolymers are found to enhance the electrostatic interactions of their adjacent cationic residues to the counter surfaces, even in a high ionic-strength medium that screens the electrostatic interaction for common polyelectrolytes. This work opens a pathway to develop adhesives using saline water.

Effect of Structure Heterogeneity on Mechanical Performance of Physical Polyampholytes Hydrogels
Cui Kunpeng, Ye Ya Nan, Sun Tao Lin, Chen Liang, Li Xueyu, Kurokawa Takayuki, Nakajima Tasuku, Nonoyama Takayuki, Gong Jian Ping
MACROMOLECULES, 52, 19, 7369, 7378, 2019年10月08日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tough double network elastomers reinforced by the amorphous cellulose network
Murai Joji, Nakajima Tasuku, Matsuda Takahiro, Tsunoda Katsuhiko, Nonoyama Takayuki, Kurokawa Takayuki, Gong Jian Ping
POLYMER, 178, 2019年09月12日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Fabrication of Tough Hydrogels Composites from Photo-responsive Polymers to Show Double Network Effect
Zhen Tao, Hailong Fan, Junchao Huang, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ACS Applied Materials & Interfaces, 11, 40, 37139, 37146, 2019年09月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Inspired by the toughening mechanism of double-network (DN) gels, tough hydrogel composites with a sandwich structure were fabricated from photoresponsive polymers. By copolymerization of hydrophilic monomers, 2-ureidoethyl methacrylate (UM), and photoresponsive hydrophobic monomers, (2-nitrobenzyloxycarbonylaminoethyl methacrylate (NBOC)) at high concentrations, physical hydrogels that are soft and highly stretchable are formed due to the hydrophobic associations of NBOC, serving as dynamic crosslinkers. By UV irradiation, the physical crosslinking switches into chemical crosslinking, and the soft physical hydrogels transform into rigid and less stretchable chemical hydrogels. By UV curing the surface layers of the physical hydrogels, we prepared hydrogel composites having a sandwiched structure with two rigid outer layers and a soft inner layer. The molecular-level continuous interfaces and matched swelling ratios between the layers ensure the macroscale hydrogel composites' high strength and toughness with a DN gel effect. The outer layers fracture preferentially at deformation, playing a role like the first network of a DN gel, while the inner layer maintains the integrity, playing a role resembling the second network. The evolution of the fracture morphology of the rigid layers gives useful insight into the internal fracture process of DN gels.

Internal Damage Evolution in Double-Network Hydrogels Studied by Microelectrode Technique
Honglei Guo, Wei Hong, Takayuki Kurokawa, Takahiro Matsuda, Zi Liang Wu, Tasuku Nakajima, Masakazu Takahata, Taolin Sun, Ping Rao, Jian Ping Gong
Macromoledules, 52, 18, 7114, 7122, 2019年09月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Macroscale Double Networks: Design Criteria for Optimizing Strength and Toughness
Daniel R. King, Tsuyoshi Okumura, Riku Takahashi, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ACS Applied Materials and Interfaces, 11, 38, 35343, 35353, 2019年09月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The double network concept, based on the fracture of sacrificial bonds, has been revolutionary toward the creation of robust soft materials. Based on the essence of double network hydrogels, macroscale, three-dimensional printed rigid sacrificial networks are embedded within silicone rubber stretchable matrices. Preferential fracture of the sacrificial network results in a ∼60 time increase in stiffness and a ∼50% increase in the work of extension compared with the neat matrix. Maximizing yield strength while maintaining multistep internal fracture occurs when the strength of the sacrificial network approaches the strength of the matrix. Upon determining the optimal sacrificial network strength, the sacrificial bond section density can be increased to maximize energy dissipation and toughening efficiencies up to ∼70% of the maximum theoretical toughness are achieved. High toughness and dissipation are achieved because topological interlocking enables significant force transmission to the sacrificial network at smaller length scales than interfacial adhesion, allowing much higher sacrificial bond density. This method is general and can be used with a variety of materials systems, without requiring strong interfacial adhesion, contrasting traditional composite systems. Demonstrating that the double network concept can be used at length scales far beyond the molecular scale will have important implications toward the development of future structural materials.

Modulation and Characterization of the Double Network Hydrogel Surface-Bulk Transition
Martin Frauenlob, Daniel R. King, Honglei Guo, Seiichiro Ishihara, Masumi Tsuda, Takayuki Kurokawa, Hisashi Haga, Shinya Tanaka, Jian Ping Gong
Macromolecules, 2019年08月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tough Triblock Copolymer Hydrogels with Different Micromorphologies for Medical and Sensory Materials
Zhang Hui Jie, Luo Feng, Ye Yanan, Sun Tao Lin, Nonoyama Takayuki, Kurokawa Takayuki, Nakajima Tasuku
ACS APPLIED POLYMER MATERIALS, 1, 8, 1948, 1953, 2019年08月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Double Network Hydrogels Based on Semi-rigid Polyelectrolyte Physical Networks
Riku Takahashi, Takuma Ikai, Takayuki Kurokawa, Daniel R. King, Jian Ping Gong
Journal of Materials Chemistry B, 7, 41, 6347, 6354, 2019年07月, ［査読有り］, ［招待有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Applying the double network principle to develop tough hydrogels with different polymer chemistries is important for the potential application of hydrogel materials. Synthesis of the two interpenetrated networks with contrasting structure and properties required for double networks usually involves a two-step polymerization process. In this work, we present a new method to synthesize tough double network hydrogels by post-physical crosslinking of linear semi-rigid polyelectrolytes entrapped in a chemically crosslinked neutral network. Owing to their semi-rigid structure, the linear polyelectrolytes form a brittle physical network above their overlap concentration in multi-valent ZrCl2O ion solutions without macroscopic phase separation within the flexible neutral network. The double network hydrogels thus prepared exhibit high modulus (∼1.7 MPa), strength (∼1.3 MPa), fracture strain (∼7.3), and strain energy density (∼5.9 MJ m-3), while containing over 80% water. These materials also exhibit modest self-healing ability (∼51% after 30 minutes), demonstrating an additional benefit of a physical sacrificial network. This method is simpler than the conventional two-step polymerization and could be applied to develop tough hydrogels from rigid polyelectrolytes, including biopolymers such as DNA, HA, and chondroitin sulfate.

Facile Synthesis of Novel Elastomers with Tunable Dynamics for Toughness, Self-Healing and Adhesion
Liang Chen, Tao Lin Sun, Kunpeng Cui, Daniel R. King, Takayuki Kurokawa, Yoshiyuki Saruwatari, Jian Ping Gong
Journal of Materials Chemistry A, 7, 29, 17334, 17344, 2019年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hydrophobic Hydrogels with Fruit‐Like Structure and Functions
Guo Hui, Nakajima Tasuku, Hourdet Dominique, Marcellan Alba, Creton Costantino, Hong Wei, Kurokawa Takayuki, Gong Jian Ping
Advanced Materials, 31, 25, e1900702, 2019年05月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Superior Fracture Resistance of Fiber Reinforced Polyampholyte Hydrogels Achieved by Extraordinarily Large Energy-dissipative Process Zones
Yiwan Huang, Daniel R. King, Wei Cui, Tao Lin Sun, Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Hugh R. Brown, Chung-Yuen Hui, Jian Ping Gong
Journal of Materials Chemistry A, 7, 22, 13431, 13440, 2019年04月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Designing Responsive Photonic Crystal Patterns by Using Laser Engraving
Yue Youfeng, Kurokawa Takayuki
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, 11, 11, 10841, 10847, 2019年03月20日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Osteochondral Autograft Transplantation Technique Augmented by an Ultrapurified Alginate Gel Enhances Osteochondral Repair in a Rabbit Model.
Ryosuke Hishimura, Tomohiro Onodera, Kazutoshi Hontani, Rikiya Baba, Kentaro Homan, Shinji Matsubara, Zenta Joutoku, WooYoung Kim, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Norimasa Iwasaki
The American journal of sports medicine, 47, 2, 468, 478, 2019年02月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, BACKGROUND: One of the most important limitations of osteochondral autograft transplantation (OAT) is the adverse effect on donor sites in the knee. To decrease the number and/or size of osteochondral defects, we devised a method with biomaterial implantation after OAT. HYPOTHESIS: OAT augmented by ultrapurified alginate (UPAL) gel enhances cartilage repair capacity. STUDY DESIGN: Controlled laboratory study. METHODS: Seventy-five osteochondral defects in rabbits were divided into 3 groups: osteochondral defects with OAT alone, defects with OAT augmented by UPAL gel (combined group), and defects without intervention as controls. Macroscopic and histological evaluations of the reparative tissues were performed at 4 and 12 weeks postoperatively. Histological evaluation of graft cartilage degradation was also performed. To evaluate the effects of UPAL gel on graft healing, repaired bone volumes and osseointegration of the graft were evaluated. Collagen orientation and the mechanical properties of the reparative tissue and graft cartilage were also evaluated qualitatively. RESULTS: The macroscopic and histological evaluations of the combined group were significantly superior to the other groups at 12 weeks postoperatively. Regarding degenerative change of the graft, the histological scores of the combined group were significantly higher than those of the OAT-alone group. The values of repaired subchondral bone volumes and osseointegration of the graft were almost identical in both groups. Collagen orientation and the mechanical properties of the reparative tissue and graft cartilage were significantly better in the combined group than in the other groups. CONCLUSION: Administration of UPAL gel in OAT enhanced cartilage repair and protected graft cartilage without inhibiting subchondral bone repair and graft survival. CLINICAL RELEVANCE: OAT augmented by UPAL gel decreases the number and/or size of osteochondral grafts, minimizing the risk of donor site morbidity. This combination technique has the potential to improve clinical outcomes and expand the surgical indications for OAT.

Shearing-induced Contact Pattern Formation in Hydrogels Sliding in Polymer Solution
Shintaro Yashima, Satoshi Hirayama, Takayuki Kurokawa, Thomas Salez, Haruna Takefuji, Wei Hong, Jian Ping Gong
Soft Matter, 15, 9, 1953, 1959, 2019年01月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The contact of a hydrogel during the rotational shearing on a glass surface in concentrated polymer solution was observed in situ. Dynamic contact patterns that rotate in-phase with the rotational shearing of the gel were observed for the first time. The contact patterns with a periodicity in the circumferential direction appeared and became fine with the shearing time. The patterns appeared more quickly at an elevated sliding velocity, polymer concentration, and normal pressure. Furthermore, the softness of the gel also substantially influenced the characteristics of the patterns. The pattern formation was discussed in terms of the non-linear rheology of the polymer solution at the rotational soft interface.

Polyelectrolyte Complexation via Viscoelastic Phase Separation Results in Tough and Self-Recovering Porous Hydrogels
Kohei Murakawa, Daniel R. King, Tao Lin Sun, Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Journal of Materials Chemistry B, 7, 35, 5296, 5305, 2019年, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Polyelectrolyte complexation between oppositely charged polyelectrolytes forms coacervates in dilute solutions and thin films in concentrated solutions. It is difficult to obtain macroscopically uniform bulk polyelectrolyte complex (PEC) materials, since the two polymers form insoluble complexes quickly at the contact interface during mixing, resulting in heterogeneous aggregates. Here, we succeeded in preparing bulk PEC materials based on desalting-induced polyelectrolyte complexation via viscoelastic phase separation. With a high ionic strength aqueous medium, a homogeneous and concentrated solution containing oppositely charged polyelectrolytes is prepared. Desalting of the counter-ions and co-ions of the solution through semi-permeable membranes induces viscoelastic phase separation of the solution to form a physical hydrogel with open pore structure. Regulating the charge ratio of the two oppositely charged polymers results in significant changes in the porous morphology and mechanical properties. The charge-balanced PEC hydrogels show unique properties including high toughness and self-recovery due to the reversible ionic associations. The porous yet tough properties of bulk PEC hydrogels makes them potential candidates for applications such as cell scaffolds.

Tough Particle-Based Double Network Hydrogels for Functional Solid Surface Coatings
Takayuki Kurokawa
Advanced Materials Interfaces, 5, 23, 2018年12月07日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Multiscale Energy Dissipation Mechanism in Tough and Self-Healing Hydrogels
Cui Kunpeng, Sun Tao Lin, Liang Xiaobin, Nakajima Ken, Ye Ya Nan, Chen Liang, Kurokawa Takayuki, Gong Jian Ping
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 121, 18, 185501, 185501, 2018年10月31日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Elastic-Plastic Transformation of Polyelectrolyte Complex Hydrogels from Chitosan and Sodium Hyaluronate
Ran Shi, Tao Lin Sun, Feng Luo, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yue Zhen Bin, Michael Rubinstein, Jian Ping Gong
Macromolecules, 51, 21, 8887, 8898, 2018年10月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Hydrogels formed by polyelectrolyte complexation (PEC) of oppositely charged biopolymers, free of any chemical additives, are promising biomaterials. In this work, the mechanical behavior of hydrogels consisting of positively charged chitosan and negatively charged sodium hyaluronate (HA) at balanced charge composition is investigated. These hydrogels exhibit strong tensile strain and strain rate dependence. They are elastic-like, independent of the strain rate at small strain, but exhibit plastic-like behavior above the yield point by showing a monotonous decrease of the stress. The cyclic tensile test demonstrates that these hydrogels exhibit small and quickly recoverable hysteresis in the elastic-like region, but large and partially recoverable hysteresis above the yield point. The stress relaxation experiment shows a plateau in the reduced stress followed by an abrupt fracture, and the time-to-failure decreases exponentially with increasing applied step-strain. Such elastic-to-plastic-like transformation of the biopolymer PEC gels is quite different from the behaviors of PEC hydrogels formed by oppositely charged vinyl-type synthetic polyelectrolytes due to the difference in flexibility, charge density, and ionic bond strength of these polymers.

Micro patterning of hydroxyapatite by soft lithography on hydrogels for selective osteoconduction.
Ryuji Kiyama, Takayuki Nonoyama, Susumu Wada, Shingo Semba, Nobuto Kitamura, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Kazunori Yasuda, Shinya Tanaka, Jian Ping Gong
Acta biomaterialia, 81, 60, 69, 2018年10月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Mechanically robust hydrogels are promising biomaterials as artificial supportive tissue. These applications require selective and robust bonding of the hydrogels to living tissue. Recently, we achieved strong in vivo bone bonding of a tough double network (DN) hydrogel, a potential material for use as artificial cartilage and tendon, by hybridizing osteoconductive hydroxyapatite (HAp) in the gel surface layer. In this work, we report micro patterning of HAp at the surface of the DN hydrogel for selective osteoconduction. Utilizing the dissolution of HAp in an acidic environment, the soft lithography technique using an acid gel stamp was adopted to form a high-resolution HAp pattern on the gel. The HAp-patterned gel showed well-regulated migration and adhesion of cells in vitro. Moreover, the HAp-patterned gel showed selective and robust bonding to the rabbit bone tissue in vivo. This HAp soft lithography technique allows for simple and quick preparation of tailor-made osteoconductive hydrogels and can be applied to other hydrogels for selective bone bonding. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Hydrogels, preserving large amount of water, have been studied for next-generation artificial soft tissues. However, fixation of hydrogels to living tissue was unsolved issue for clinical application. Recently, we achieved robust bonding of a tough double network gel to bone in vivo by coating of osteoconductive hydroxyapatite in the gel surface layer. For further progress for practical use, we report the micro patterning of HAp at the surface of the DN hydrogel by using soft lithography technique, to perform selective bonding to only objective area without unnecessary coalescence. The HAp lithography technique is simple, quick and non-toxic method to prepare tailor-made osteoconductive hydrogels and has universality of species of hydrogels.

Tough and Self-Recoverable Thin Hydrogel Membranes for Biological Applications
Ye Ya Nan, Frauenlob Martin, Wang Lei, Tsuda Masumi, Sun Tao Lin, Cui Kunpeng, Takahashi Riku, Zhang Hui Jie, Nakajima Tasuku, Nonoyama Takayuki, Kurokawa Takayuki, Tanaka Shinya, Gong Jian Ping
ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, 28, 31, 2018年08月01日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tough Hydrogels with Fast, Strong, and Reversible Underwater Adhesion Based on a Multiscale Design
Rao Ping, Sun Tao Lin, Chen Liang, Takahashi RIku, Shinohara, G, Guo Hui, King Daniel Rudolf, Kurokawa Takayuki, Gong Jian Ping
Advanced Materials, 30, 32, 1801884, 2018年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Hydrogels have promising applications in diverse areas, especially wet environments including tissue engineering, wound dressing, biomedical devices, and underwater soft robotics. Despite strong demands in such applications and great progress in irreversible bonding of robust hydrogels to diverse synthetic and biological surfaces, tough hydrogels with fast, strong, and reversible underwater adhesion are still not available. Herein, a strategy to develop hydrogels demonstrating such characteristics by combining macroscale surface engineering and nanoscale dynamic bonds is proposed. Based on this strategy, excellent underwater adhesion performance of tough hydrogels with dynamic ionic and hydrogen bonds, on diverse substrates, including hard glasses, soft hydrogels, and biological tissues is obtained. The proposed strategy can be generalized to develop other soft materials with underwater adhesion.

高分子ゲルの新たな機能と医療への応用 (特集 ソフトマター研究開発の最先端)
黒川 孝幸
Soft matter = ソフトマター : "やわらかい物質"と計測・評価の技術情報誌, 1, 16, 18, メカニカル・テック社, 2018年04月05日, ［国内誌］
日本語, 研究論文（学術雑誌）

A Facile Method to Fabricate Anisotropic Hydrogels with Perfectly Aligned Hierarchical Fibrous Structures
Mredha Md. Tariful Islam, Guo Yun Zhou, Nonoyama Takayuki, Nakajima Tasuku, Kurokawa Takayuki, Gong Jian Ping
ADVANCED MATERIALS, 30, 9, 2018年03月01日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Creating Stiff, Tough, and Functional Hydrogel Composites with Low-Melting-Point Alloys
Takahashi Riku, Sun Tao Lin, Saruwatari Y, Kurokawa Takayuki, King Daniel Rudolf, Gong Jian Ping
Advanced Materials, 30, 16, 1706885, 2018年02月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Reinforcing hydrogels with a rigid scaffold is a promising method to greatly expand the mechanical and physical properties of hydrogels. One of the challenges of creating hydrogel composites is the significant stress that occurs due to swelling mismatch between the water-swollen hydrogel matrix and the rigid skeleton in aqueous media. This stress can cause physical deformation (wrinkling, buckling, or fracture), preventing the fabrication of robust composites. Here, a simple yet versatile method is introduced to create "macroscale" hydrogel composites, by utilizing a rigid reinforcing phase that can relieve stress-induced deformation. A low-melting-point alloy that can transform from a load-bearing solid state to a free-deformable liquid state at relatively low temperature is used as a reinforcing skeleton, which enables the release of any swelling mismatch, regardless of the matrix swelling degree in liquid media. This design can generally provide hydrogels with hybridized functions, including excellent mechanical properties, shape memory, and thermal healing, which are often difficult or impossible to achieve with single-component hydrogel systems. Furthermore, this technique enables controlled electrochemical reactions and channel-structure templating in hydrogel matrices. This work may play an important role in the future design of soft robots, wearable electronics, and biocompatible functional materials.

Tough and Variable-Band-Gap Photonic Hydrogel Displaying Programmable Angle-Dependent Colors
Haque Md. Anamul, Mito Kei, Kurokawa Takayuki, Nakajima Tasuku, Nonoyama Takayuki, Ilyas Muhammad, Gong Jian Ping
ACS OMEGA, 3, 1, 55, 62, 2018年01月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Anisotropic Growth of Hydroxyapatite in Stretched Double Network Hydrogel.
Kazuki Fukao, Takayuki Nonoyama, Ryuji Kiyama, Kazuya Furusawa, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
ACS nano, 11, 12, 12103, 12110, 2017年12月26日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Bone tissues possess excellent mechanical properties such as compatibility between strength and flexibility and load bearing owing to the hybridization of organic/inorganic matters with anisotropic structure. To synthetically mimic such an anisotropic structure of natural organic/inorganic hybrid materials, we carried out hydroxyapatite (HAp) mineralization in stretched tough double network (DN) hydrogels. Anisotropic mineralization of HAp took place in stretched hydrogels, as revealed by high brightness synchrotron X-ray scattering and transmission electron microscopic observation. The c-axis of mineralized HAp aligned along the stretching direction, and the orientation degree S calculated from scattering profiles increased with increasing in the elongation ratio λ of the DN gel, and S at λ = 4 became comparable to that of rabbit tibial bones. The morphology of HAp polycrystal gradually changed from spherical to unidirectional rod-like shape with increased elongation ratio. A possible mechanism for the anisotropic mineralization is proposed, which would be one of the keys to develop mechanically anisotropic organic/inorganic hybrid materials.

ダブルネットワークゲル（ DN ゲル）の軟骨応用に向けた検討
野々山貴行, 中島祐, 黒川孝幸, 北村信人, 安田和則, 龔剣萍
FC Report, 35, 4, 148, 152, 2017年10月
日本語, 研究論文（学術雑誌）

Water-Triggered Ductile-Brittle Transition of Anisotropic Lamellar Hydrogels and Effect of Confinement on Polymer Dynamics
Muhammad Ilyas, Md. Anamul Haque, Youfeng Yue, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 50, 20, 8169, 8177, 2017年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Supramolecular hydrogels with multi-cylindrical lamellar bilayers: Swelling-induced contraction and anisotropic molecular diffusion
Kei Mito, Md. Anamul Haque, Tasuku Nakajima, Maki Uchiumi, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
POLYMER, 128, 373, 378, 2017年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Anisotropic tough double network hydrogel from fish collagen and its spontaneous in vivo bonding to bone
Md. Tariful Islam Mredha, Nobuto Kitamura, Takayuki Nonoyama, Susumu Wada, Keiko Goto, Xi Zhang, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yasuaki Takagi, Kazunori Yasuda, Jian Ping Gong
BIOMATERIALS, 132, 85, 95, 2017年07月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tough polyion-complex hydrogels from soft to stiff controlled by monomer structure
Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Xufeng Li, Honglei Guo, Yiwan Huang, Huijie Zhang, Jian Ping Gong
POLYMER, 116, 487, 497, 2017年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effects of osteochondral defect size on cartilage regeneration using a double-network hydrogel
Kotaro Higa, Nobuto Kitamura, Keiko Goto, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Fuminori Kanaya, Kazunori Yasuda
BMC MUSCULOSKELETAL DISORDERS, 18, 1, 210, 210, 2017年05月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Bulk Energy Dissipation Mechanism for the Fracture of Tough and Self-Healing Hydrogels
Tao Lin Sun, Feng Luo, Wei Hong, Kunpeng Cui, Yiwan Huang, Hui Jie Zhang, Daniel R. King, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 50, 7, 2923, 2931, 2017年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Energy-Dissipative Matrices Enable Synergistic Toughening in Fiber Reinforced Soft Composites
Huang Yiwan, King Daniel R, Sun Tao Lin, Nonoyama Takayuki, Kurokawa Takayuki, Nakajima Tasuku, Gong Jian Ping
Advanced Functional Materials, 27, 9, 1605350, 1605350, Wiley, 2017年, ［査読有り］
英語, Tough hydrogels have shown strong potential as structural biomaterials. These hydrogels alone, however, possess limited mechanical properties (such as low modulus) when compared to some load-bearing tissues, e.g., ligaments and tendons. Developing both strong and tough soft materials is still a challenge. To overcome this obstacle, a new material design strategy has been recently introduced by combining tough hydrogels with woven fiber fabric to create fiber reinforced soft composites (FRSCs). The new FRSCs exhibit extremely high toughness and tensile properties, far superior to those of the neat components, indicating a synergistic effect. Here, focus is on understanding the role of energy dissipation of the soft matrix in the synergistic toughening of FRSCs. By selecting a range of soft matrix materials, from tough hydrogels to weak hydrogels and even a commercially available elastomer, the toughness of the matrix is determined to play a critical role in achieving extremely tough FRSCs. This work provides a good guide toward the universal design of soft composites with extraordinary fracture resistance capacity.

Stimuli-Responsive Transformation of a Gradient Gel
Tasuku Nakajima, Kenta Hiwatashi, Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
KOBUNSHI RONBUNSHU, 74, 4, 311, 318, 2017年, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）

Hydroxyapatite-coated double network hydrogel directly bondable to the bone: Biological and biomechanical evaluations of the bonding property in an osteochondral defect
Susumu Wada, Nobuto Kitamura, Takayuki Nonoyama, Ryuji Kiyama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda
ACTA BIOMATERIALIA, 44, 125, 134, 2016年10月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Fundamental biomaterial properties of tough glycosaminoglycan-containing double network hydrogels newly developed using the molecular stent method
Kotaro Higa, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Keiko Goto, Susumu Wada, Takayuki Nonoyama, Fuminori Kanaya, Kazuyuki Sugahara, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda
ACTA BIOMATERIALIA, 43, 38, 49, 2016年10月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

In vivo cartilage regeneration induced by a double-network hydrogel: Evaluation of a novel therapeutic strategy for femoral articular cartilage defects in a sheep model
Nobuto Kitamura, Masashi Yokota, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda
JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH PART A, 104, 9, 2159, 2165, 2016年09月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Double-Network Hydrogels Strongly Bondable to Bones by Spontaneous Osteogenesis Penetration
Takayuki Nonoyama, Susumu Wada, Ryuji Kiyama, Nobuto Kitamura, Md. Tariful Islam Mredha, Xi Zhang, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Yasuaki Takagi, Kazunori Yasuda, Jian Ping Gong
ADVANCED MATERIALS, 28, 31, 6740, +, 2016年08月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Creep Behavior and Delayed Fracture of Tough Polyampholyte Hydrogels by Tensile Test
Sadia Nazneen Karobi, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Feng Luo, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 49, 15, 5630, 5636, 2016年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Molecular Structure and Properties of Click Hydrogels with Controlled Dangling End Defect
Ao-kai Zhang, Jun Ling, Kewen Li, Guo-dong Fu, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B-POLYMER PHYSICS, 54, 13, 1227, 1236, 2016年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Self-Healing Behaviors of Tough Polyampholyte Hydrogels
Abu Bin Ihsan, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Sadia Nazneen Karobi, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Chanchal Kumar Roy, Feng Luo, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 49, 11, 4245, 4252, 2016年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tough Physical Double-Network Hydrogels Based on Amphiphilic Triblock Copolymers
Hui Jie Zhang, Tao Lin Sun, Ao Kai Zhang, Yumihiko Ikura, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Osamu Ito, Hiroyuki Ishitobi, Jian Ping Gong
ADVANCED MATERIALS, 28, 24, 4884, 4890, 2016年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tough bacterial nanocellulose hydrogels based on the double-network technique　　　　　　　　　　　　　　　
Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Bacterial NanoCellulose: A Sophisticated Multifunctional Material, 73, 89, CRC Press, 2016年04月19日
英語, 論文集(書籍)内論文

Quantitative Observation of Electric Potential Distribution of Brittle Polyelectrolyte Hydrogels Using Microelectrode Technique
Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Masakazu Takahata, Wei Hong, Yoshinori Katsuyama, Feng Luo, Jamil Ahmed, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 49, 8, 3100, 3108, 2016年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Synthetic PAMPS gel activates BMP/Smad signaling pathway in ATDC5 cells, which plays a significant role in the gel-induced chondrogenic differentiation
Keiko Goto, Taichi Kimura, Nobuto Kitamura, Shingo Semba, Yoshihiro Ohmiya, Sachiyo Aburatani, Satoko Matsukura, Masumi Tsuda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Shinya Tanaka, Kazunori Yasuda
JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH PART A, 104, 3, 734, 746, 2016年03月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Yielding Criteria of Double Network Hydrogels
Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Yuki Fukuda, Wei Hong, Takamasa Sakai, Takayuki Kurokawa, Ung-il Chung, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 49, 5, 1865, 1872, 2016年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Competition between plasticity-controlled and crack-growth controlled failure in static and cyclic fatigue of thermoplastic polymer systems
Takayuki Kurokawa
Polymer Testing, 2016年
研究論文（学術雑誌）

Strong and Tough Polyion-Complex Hydrogels from Oppositely Charged Polyelectrolytes: A Comparative Study with Polyampholyte Hydrogels
Luo Feng, Sun Tao Lin, Nakajima Tasuku, King Daniel R, Kurokawa Takayuki, Zhao Yu, Bin Ihsan Abu, Li Xufeng, Guo Honglei, Gong Jian Ping
Macromolecules, 49, 7, 2750, 2760, American Chemical Society, 2016年, ［査読有り］
英語, Oppositely charged homopolyelectrolytes were found to form strong,tough, and self-healing polyion-complex (PIC) hydrogels, similar to polyampholytes(PA) which have opposite charges randomly distributed on the same polymer chains.The excellent mechanical performances of these two novel hydrogels are the resultsof dynamic ionic bonds formation between entangled polymer chains. For the PICsystem, only interchain bonding occurs, while for the PA system both inter- andintrachain bonding exist. In addition, the ion pairs are expected to form strongerbonding in the PIC system than those in the PA system. In this work, we performeda comparative study of PIC hydrogels with the PA hydrogels. The PIC hydrogels aresynthesized by sequential homopolymerization of cationic and anionic monomers atvaried formulation, and their swelling and mechanical properties are systematicallystudied in comparison to the PA hydrogels that were synthesized from randomcopolymerization of anionic monomers and cationic monomers of the similarformulation. Different from the PA system which only forms tough hydrogels aroundzero net charge composition without chemical cross-linking, the PIC system forms tough physical hydrogels even at weakly offbalancedcharge composition. At the charge-balanced composition, the low entanglement concentration of homochargedpolyelectrolyte chains leads to tough PIC hydrogels formation at much lower concentrations than that of PA hydrogels. As aresult, the PIC hydrogels are much tougher than the PA hydrogels prepared at the same monomer composition. In similar to PAhydrogels, the PIC hydrogels also exhibit broad dynamic mechanical spectra, indicating the formation of ion complexes withwidely ranged bond strength. The PIC hydrogels have strong viscoelasticity in comparison with PA hydrogels. However, the twosystems show the similar activation energies of the dynamic mechanical spectra. The SEM microstructural observation shows thatthe PIC hydrogels have segregated structure while PA hydrogels are more homogeneous.

Coupled instabilities of surface crease and bulk bending during fast free swelling of hydrogels
Riku Takahashi, Yumihiko Ikura, Daniel R. King, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Hirotoshi Kuroda, Yoshihiro Tonegawa, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 12, 23, 5081, 5088, 2016年, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Stretching-induced ion complexation in physical polyampholyte hydrogels
Kunpeng Cui, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Liang Chen, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 12, 43, 8833, 8840, 2016年, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Decoupling dual-stimuli responses in patterned lamellar hydrogels as photonic sensors
Youfeng Yue, Xufeng Li, Takayuki Kurokawa, Md. Anamul Haque, Jian Ping Gong
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B, 4, 23, 4104, 4109, 2016年, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Self-Adjustable Adhesion of Polyampholyte Hydrogels
Chanchal Kumar Roy, Hong Lei Guo, Tao Lin Sun, Abu Bin Ihsan, Takayuki Kurokawa, Masakazu Takahata, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
ADVANCED MATERIALS, 27, 45, 7344, +, 2015年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Phase-Separation-Induced Anomalous Stiffening, Toughening, and Self-Healing of Polyacrylamide Gels
Koshiro Sato, Tasuku Nakajima, Toshiyuki Hisamatsu, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
ADVANCED MATERIALS, 27, 43, 6990, +, 2015年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Free Reprocessability of Tough and Self-Healing Hydrogels Based on Polyion Complex
Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Abu Bin Ihsan, Xufeng Li, Honglei Guo, Jian Ping Gong
ACS Macro Letters, 4, 9, 961, 964, 2015年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Tough hydrogels with facile processability to reform into various shapes are required in many practical applications. In this work, we reported that a novel, tough, and self-healing physical hydrogel based on polyion complex (PIC) can be dissolved in 4 M NaCl solution to form a PIC solution. The PIC solution can be easily reprocessed into various shapes, such as thin films, sheets, fibers, and capsules, by using simple methods, such as casting and injection, while maintaining excellent mechanical properties comparable to, or even better than, the original hydrogel. The reprocessability and robust mechanical properties of PIC hydrogels are promising for practical applications in soft materials, especially in 3D/4D printing technology.

皮膚を規範とした革新的機能材料・ラメラ構造を有するハイドロゲルの構造色と強靭性
黒川 孝幸, ムハンマド アナムル ハック, 龔 剣萍
工業材料, 63, 8, 64, 68, 日刊工業出版プロダクション ; 1955-, 2015年08月, ［招待有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）

Friction of Zwitterionic Hydrogel by Dynamic Polymer Adsorption
Jamil Ahmed, Tetsurou Yamamoto, Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 48, 15, 5394, 5401, 2015年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Oppositely Charged Polyelectrolytes Form Tough, Self-Healing, and Rebuildable Hydrogels
Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yu Zhao, Koshiro Sato, Abu Bin Ihsan, Xufeng Li, Honglei Guo, Jian Ping Gong
ADVANCED MATERIALS, 27, 17, 2722, +, 2015年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Polymer Adsorbed Bilayer Membranes Form Self-Healing Hydrogels with Tunable Superstructure
Xufeng Li, Takayuki Kurokawa, Riku Takahashi, Md. Anamul Haque, Youfeng Yue, Tasuku Nakajima, Jan Ping Gong
MACROMOLECULES, 48, 7, 2277, 2282, 2015年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hydrogels as feeder-free scaffolds for long-term self-renewal of mouse induced pluripotent stem cells
Jing Jing Yang, Jian Fang Liu, Takayuki Kurokawa, Kazuhiro Kitada, Jian Ping Gong
JOURNAL OF TISSUE ENGINEERING AND REGENERATIVE MEDICINE, 9, 4, 375, 388, 2015年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Extremely tough composites from fabric reinforced polyampholyte hydrogels
King Daniel R, Sun Tao Lin, Huang Yiwan, Kurokawa Takayuki, Nonoyama Takayuki, Crosby Alfred J, Gong Jian Ping
Mater. Horiz., 2, 6, 584, 591, Royal Society of Chemistry, 2015年, ［査読有り］
英語, Ligaments are unique wet biological tissues with high tensile modulus and fracture stress, combined with high bending flexibility. Developing synthetic materials with these properties is a significant challenge. Hydrogel composites made from high stiffness fabrics is a strategy to develop such unique materials; however, the ability to produce these materials has proven difficult, since common hydrogels swell in water and interact poorly with solid components, limiting the transfer of force from the fabric to the hydrogel matrix. In this work, for the first time, we successfully produce extraordinarily tough hydrogel composites by strategically selecting a recently developed tough hydrogel that de-swells in water. The new composites, consisting of polyampholyte hydrogels and glass fiber woven fabrics, exhibit extremely high effective toughness (250 000 J m(-2)), high tear strength (similar to 65 N mm(-1)), high tensile modulus (606 MPa), and low bending modulus (4.7 MPa). Even though these composites are composed of water-containing, biocompatible materials, their mechanical properties are comparable to high toughness Kevlar/polyurethane blends and fiber-reinforced polymers. Importantly, the mechanical properties of these composites greatly outperform the properties of either individual component. A mechanism is proposed based on established fabric tearing theory, which will enable the development of a new generation of mechanically robust composites based on fabrics. These results will be important towards developing soft biological prosthetics, and more generally for commercial applications such as tear-resistant gloves and bulletproof vests.

Swim bladder collagen forms hydrogel with macroscopic superstructure by diffusion induced fast gelation
Md. Tariful Islam Mredha, Xi Zhang, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yasuaki Takagid, Jian Ping Gong
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B, 3, 39, 7658, 7666, 2015年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Molecular structure of self-healing polyampholyte hydrogels analyzed from tensile behaviors
Tao Lin Sun, Feng Luo, Takayuki Kurokawa, Sadia Nazneen Karobi, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 11, 48, 9355, 9366, 2015年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Quasi-unidirectional shrinkage of gels with well-oriented lipid bilayers upon uniaxial stretching
Tasuku Nakajima, Corentin Durand, Xu Feng Li, Md. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 11, 2, 237, 240, 2015年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Solvent and Ca²⁺ triggered robust and fast stress generation by ultrathin triple-network hydrogels
Takayuki Kurokawa
Extreme Mechanics Letters, 1, 17, 22, 2014年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

In Situ Observation of Ca2+ Diffusion-Induced Superstructure Formation of a Rigid Polyanion
Zi Liang Wu, Riku Takahashi, Daisuke Sawada, Md. Arifuzzaman, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Hu, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 47, 20, 7208, 7214, 2014年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Significant increase in Young׳s modulus of ATDC5 cells during chondrogenic differentiation induced by PAMPS/PDMAAm double-network gel: Comparison with induction by insulin.
Maeda E, Tsutsumi T, Kitamura N, Kurokawa T, Ping Gong J, Yasuda K, Ohashi T
Journal of biomechanics, 47, 13, 3408, 3414, 2014年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Crack Blunting and Advancing Behaviors of Tough and Self-healing Polyampholyte Hydrogel
Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yu Zhao, Abu Bin Ihsan, Hong Lei Guo, Xu Feng Li, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 47, 17, 6037, 6046, 2014年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effects of culture on PAMPS/PDMAAm double-network gel on chondrogenic differentiation of mouse C3H10T1/2 cells: in vitro experimental study
Yusuke Inagaki, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Yasuhito Tanaka, Jian P. Gong, Kazunori Yasuda, Harukazu Tohyama
BMC MUSCULOSKELETAL DISORDERS, 15, 320, 2014年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Control superstructure of rigid polyelectrolytes in oppositely charged hydrogels via programmed internal stress
Riku Takahashi, Zi Liang Wu, Md Arifuzzaman, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
NATURE COMMUNICATIONS, 5, 4490, 2014年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Mechano-actuated ultrafast full-colour switching in layered photonic hydrogels
Youfeng Yue, Takayuki Kurokawa, Md Anamul Haque, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Xufeng Li, Itsuro Kajiwara, Jian Ping Gong
NATURE COMMUNICATIONS, 5, 4659, 2014年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hyaluronic acid enhances the effect of the PAMPS/PDMAAm double-network hydrogel on chondrogenic differentiation of ATDC5 cells
Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Takaaki Fukui, Jian P. Gong, Kazunori Yasuda
BMC MUSCULOSKELETAL DISORDERS, 15, 222, 2014年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Fracture Process of Microgel-Reinforced Hydrogels under Uniaxial Tension
Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Zi Liang Wu, Song Miao Liang, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 47, 11, 3587, 3594, 2014年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Sliding Friction of Zwitterionic Hydrogel and Its Electrostatic Origin
Jamil Ahmed, Honglei Guo, Tetsurou Yamamoto, Takayuki Kurokawa, Masakazu Takahata, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 47, 9, 3101, 3107, 2014年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Intra-articular administration of hyaluronic acid increases the volume of the hyaline cartilage regenerated in a large osteochondral defect by implantation of a double-network gel
Takaaki Fukui, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Masashi Yokota, Eiji Kondo, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda
JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN MEDICINE, 25, 4, 1173, 1182, 2014年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Prolonged morphometric study of barnacles grown on soft substrata of hydrogels and elastomers
Nafees Ahmed, Takayuki Murosaki, Takayuki Kurokawa, Akira Kakugo, Shintaro Yashima, Yasuyuki Nogata, Jian Ping Gong
BIOFOULING, 30, 3, 271, 279, 2014年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Brittle-ductile transition of double network hydrogels: Mechanical balance of two networks as the key factor
Saika Ahmed, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Md Anamul Haque, Jian Ping Gong
POLYMER, 55, 3, 914, 923, 2014年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Proteoglycans and Glycosaminoglycans Improve Toughness of Biocompatible Double Network Hydrogels
Yu Zhao, Tasuku Nakajima, Jing Jing Yang, Takayuki Kurokawa, Jian Liu, Jishun Lu, Shuji Mizumoto, Kazuyuki Sugahara, Nobuto Kitamura, Kazunori Yasuda, A. U. D. Daniels, Jian Ping Gong
ADVANCED MATERIALS, 26, 3, 436, 442, 2014年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Friction of hydrogels with controlled surface roughness on solid flat substrates
Shintaro Yashima, Natsuko Takase, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 10, 18, 3192, 3199, 2014年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

In situ observation of a hydrogel-glass interface during sliding friction
Tetsurou Yamamoto, Takayuki Kurokawa, Jamil Ahmed, Gen Kamita, Shintaro Yashima, Yuichiro Furukawa, Yuko Ota, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 10, 30, 5589, 5596, 2014年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Geometric and edge effects on swelling-induced ordered structure formation in polyelectrolyte hydrogels
Md. Arifuzzaman, Zi Liang Wu, Riku Takahashi, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
Macromolecules, 46, 22, 9083, 9090, 2013年11月26日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Physical hydrogels composed of polyampholytes demonstrate high toughness and viscoelasticity
Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Shinya Kuroda, Abu Bin Ihsan, Taigo Akasaki, Koshiro Sato, Md Anamul Haque, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
NATURE MATERIALS, 12, 10, 932, 937, 2013年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Physical hydrogels composed of polyampholytes demonstrate high toughness and viscoelasticity
Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Shinya Kuroda, Abu Bin Ihsan, Taigo Akasaki, Koshiro Sato, Md Anamul Haque, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
NATURE MATERIALS, 12, 10, 932, 937, 2013年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Double network hydrogels from polyzwitterions: high mechanical strength and excellent anti-biofouling properties
YIN Haiyan, AKASAKI Taigo, SUN Tao Lin, NAKAJIMA Tasuku, KUROKAWA Takayuki, NONOYAMA Takayuki, TAIRA Toshio, SARUWATARI Yoshiyuki, GONG Jian Ping
J Mater Chem B Mater Biol Med, 1, 30, 3685, 3693, Royal Society of Chemistry, 2013年08月14日
英語, Polyzwitterionic materials, which have both cationic and anionic groups in the polymeric repeat unit, show excellent anti-biofouling properties and are drawing more attention in the biomedical field. In this study, we have successfully synthesized novel single network hydrogels and double network (DN) hydrogels from the zwitterionic monomer, N-(carboxymethyl)-N,N-dimethyl-2-(methacryloyloxy) ethanaminium, inner salt (CDME). The polyCDME (PCDME) single network hydrogel behaves like a hydrophilic neutral hydrogel and its properties are not sensitive to temperature, pH, or ionic strength over a wide range. DN hydrogels using the poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic) (PAMPS) as the first network and PCDME as the second network, having a Young's modulus of 0.2-0.9 MPa, possess excellent mechanical strength (fracture stress: 1.2-1.4 MPa, fracture strain: 2.2-6.0 mm/mm) and toughness (work of extension at fracture: 0.9-2.4 MJ m(-3)) depending on the composition ratio of PCDME to PAMPS. The strength and toughness of the optimized PAMPS/PCDME DN is comparable to the normal PAMPS/PAAm DN hydrogels that use poly(acrylamide) (PAAm) as the second network. By macrophage adhesion test, both the PCDME hydrogels and the PAMPS/PCDME DN hydrogels have shown excellent anti-biofouling properties. These results demonstrate that the PCDME-based DN hydrogels have high potential as a novel soft and wet biomaterial.

Tuning Mechanical Properties of Chondroitin Sulfate-Based Double-Network Hydrogels
Tiffany C. Suekama, Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Stevin H. Gehrke
MACROMOLECULAR SYMPOSIA, 329, 1, 9, 18, 2013年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Lamellar hydrogels with high toughness and ternary tunable photonic stop-band
You Feng Yue, M. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
Advanced Materials, 25, 22, 3106, 3110, 2013年06月11日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Synthesis and fracture process analysis of double network hydrogels with a well-defined first network
Nakajima Tasuku, Fukuda Yuki, Kurokawa Takayuki, Sakai Takamasa, Chung Ung-il, Gong Jian Ping
ACS Macro Letters, 2, 6, 518, 521, 2013年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Lamellar-Micelle Transition in a Hydrogel Induced by Polyethylene Glycol Grafting
Md. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
Soft Matter, 9, 21, 5223, 5230, Royal Society of Chemistry, 2013年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Suprarmolecular Assemblies of a Semirigid Polyanion in Aqueous Solutions
Zi Liang Wu, Md. Arifuzzaman, Takayuki Kurokawa, Khoa Le, Jian Hu, Tao Lin Sun, Hidemitsu Furukawa, Hiroyasu Masunaga, Jian Ping Gong
Macromolecules, 46, 9, 3581, 3586, 2013年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Double-Network Strategy Improves Fracture Properties of Chondroitin Sulfate Networks
Tiffany C. Suekama, Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Stevin H. Gehrke
ACS MACRO LETTERS, 2, 2, 137, 140, 2013年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hyaluronic acid affects the in vitro induction effects of Synthetic PAMPS and PDMAAm hydrogels on chondrogenic differentiation of ATDC5 cells, depending on the level of concentration
Katsuhisa Yoshikawa, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yutaka Nohara, Kazunori Yasuda
BMC MUSCULOSKELETAL DISORDERS, 14, 56, 2013年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tough Bacterial Nanocellulose Hydrogels Based on the Double-Network Technique
Takayuki Kurokawa
Bacterial Nanocellulose: a Sophisticated Multifunctional Material, 2013年
研究論文（学術雑誌）

Double-network acrylamide hydrogel compositions adapted to achieve cartilage-like dynamic stiffness
Takayuki Kurokawa
Biomechanics and Modeling in Mechanobiology, 12, 2, 243, 248, 2013年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A phase diagram of neutral polyampholyte - from solution to tough hydrogel
Abu Bin Ihsan, Tao Lin Sun, Shinya Kuroda, Md. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B, 1, 36, 4555, 4562, 2013年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Characterization of internal fracture process of double network hydrogels under uniaxial elongation
Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Saika Ahmed, Wen-li Wu, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 9, 6, 1955, 1966, 2013年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Influence of the gel thickness on in vivo hyaline cartilage regeneration induced by double-network gel implanted at the bottom of a large osteochondral defect: Short-term results
Hidetoshi Matsuda, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Kazunobu Arakaki, Jian Ping Gong, Fuminori Kanaya, Kazunori Yasuda
BMC MUSCULOSKELETAL DISORDERS, 14, 50, 2013年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

High Fracture Efficiency and Stress Concentration Phenomenon for Microgel-Reinforced Hydrogels Based on Double-Network Principle
Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Tao Lin Sun, Tiffany Suekama, Zi Liang Wu, Song Miao Liang, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 45, 23, 9445, 9451, 2012年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A Universal Molecular Stent Method to Toughen any Hydrogels Based on Double Network Concept
Tasuku Nakajima, Hitomi Sato, Yu Zhao, Shinya Kawahara, Takayuki Kurokawa, Kazuyuki Sugahara, Jian Ping Gong
ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, 22, 21, 4426, 4432, 2012年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) gel induces articular cartilage regeneration in vivo: Comparisons of the induction ability between single- and double-network gels
Munehiro Ogawa, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Kazunobu Arakaki, Yasuhito Tanaka, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda
JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH PART A, 100A, 9, 2244, 2251, 2012年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hydrogels with a macroscopic-scale liquid crystal structure by self-assembly of a semi-rigid polyion complex
Zii Liang Wu, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
POLYMER JOURNAL, 44, 6, 503, 511, 2012年06月, ［査読有り］
英語

Structure Optimization and Mechanical Model for Microgel-Reinforced Hydrogels with High Strength and Toughness
Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Kenta Hiwatashi, Tasuku Nakajima, Zi Liang Wu, Song Miao Liang, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 45, 12, 5218, 5228, 2012年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Toughness Enhancement and Stick-Slip Tearing of Double-Network Hydrogels in Poly(ethylene glycol) Solution
Songmiao Liang, Jian Flu, Zi Liang Wu, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 45, 11, 4758, 4763, 2012年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Super tough double network hydrogels and their application as biomaterials
Md. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
POLYMER, 53, 9, 1805, 1822, 2012年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Swelling-induced long-range ordered structure formation in polyelectrolyte hydrogel
Md Arifuzzaman, Zi Liang Wu, Takayuki Kurokawa, Akira Kakugo, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 8, 31, 8060, 8066, 2012年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Anisotropic hydrogel based on bilayers: color, strength, toughness, and fatigue resistance
Md Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 8, 31, 8008, 8016, 2012年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Rapid and Reversible Tuning of Structural Color of a Hydrogel over the Entire Visible Spectrum by Mechanical Stimulation
Md. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Gen Kamita, Youfeng Yue, Jian Ping Gong
CHEMISTRY OF MATERIALS, 23, 23, 5200, 5207, 2011年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Novel Developed Systems and Techniques Based on Double-Network Principle
Zi Liang Wu, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN, 84, 12, 1295, 1311, 2011年12月, ［査読有り］
英語

Lamellar Bilayers as Reversible Sacrificial Bonds To Toughen Hydrogel: Hysteresis, Self-Recovery, Fatigue Resistance, and Crack Blunting
M. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Gen Kamita, J. Ping Gong
MACROMOLECULES, 44, 22, 8916, 8924, 2011年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effect of Hyaluronan Solution on Dynamic Friction of PVA Gel Sliding on Weakly Adhesive Glass Substrate
Yukihiro Nakano, Takayuki Kurokawa, Miao Du, Jian Liu, Taiki Tominaga, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 44, 22, 8908, 8915, 2011年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Microgel-Reinforced Hydrogel Films with High Mechanical Strength and Their Visible Mesoscale Fracture Structure
Jian Hu, Kenta Hiwatashi, Takayuki Kurokawa, Song Miao Liang, Zi Liang Wu, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 44, 19, 7775, 7781, 2011年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Acrylamide Polymer Double-Network Hydrogels: Candidate Cartilage Repair Materials with Cartilage-Like Dynamic Stiffness and Attractive Surgery-Related Attachment Mechanics
Markus P. Arnold, Alma U. Daniels, Sarah Ronken, Helena Ardura Garcia, Niklaus F. Friederich, Takayuki Kurokawa, Jian P. Gong, Dieter Wirz
CARTILAGE, 2, 4, 374, 383, 2011年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Dynamic Behavior and Spontaneous Differentiation of Mouse Embryoid Bodies on Hydrogel Substrates of Different Surface Charge and Chemical Structures
Jian Fang Liu, Yong Mei Chen, Jing Jing Yang, Takayuki Kurokawa, Akira Kakugo, Kimiko Yamamoto, Jian Ping Gong
TISSUE ENGINEERING PART A, 17, 17-18, 2343, 2357, 2011年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effect of Void Structure on the Toughness of Double Network Hydrogels
Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B-POLYMER PHYSICS, 49, 17, 1246, 1254, 2011年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Dynamic Behavior and Spontaneous Differentiation of Mouse Embryoid Bodies on Hydrogel Substrates of Different Surface Charge and Chemical Structures
Jian Fang Liu, Yong Mei Chen, Jing Jing Yang, Takayuki Kurokawa, Akira Kakugo, Kimiko Yamamoto, Jian Ping Gong
TISSUE ENGINEERING PART A, 17, 17-18, 2343, 2357, 2011年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Gene expression profile of the cartilage tissue spontaneously regenerated in vivo by using a novel double-network gel: Comparisons with the normal articular cartilage
Ryusei Imabuchi, Yoshihiro Ohmiya, Hyuck Joon Kwon, Shin Onodera, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda
BMC MUSCULOSKELETAL DISORDERS, 12, 213, 2011年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Surfactant-induced friction reduction for hydrogels in the boundary lubrication regime
Kosuke Kamada, Hidemitsu Furukawa, Takayuki Kurokawa, Tomohiro Tada, Taiki Tominaga, Yukihiro Nakano, Jian Ping Gong
JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER, 23, 28, 284107, 2011年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Induction of Spontaneous Hyaline Cartilage Regeneration Using a Double-Network Gel Efficacy of a Novel Therapeutic Strategy for an Articular Cartilage Defect
Nobuto Kitamura, Kazunori Yasuda, Munehiro Ogawa, Kazunobu Arakaki, Shuken Kai, Shin Onodera, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
AMERICAN JOURNAL OF SPORTS MEDICINE, 39, 6, 1160, 1169, 2011年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Anisotropic Hydrogel from Complexation-Driven Reorientation of Semirigid Polyanion at Ca2+ Diffusion Flux Front
Zi Liang Wu, Takayuki Kurokawa, Daisuke Sawada, Jian Hu, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 44, 9, 3535, 3541, 2011年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Strain-Induced Molecular Reorientation and Birefringence Reversion of a Robust, Anisotropic Double-Network Hydrogel
Zi Liang Wu, Daisuke Sawada, Takayuki Kurokawa, Akira Kakugo, Wei Yang, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 44, 9, 3542, 3547, 2011年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Direct Observation on the Surface Fracture of Ultrathin Film Double-Network Hydrogels
Songmiao Liang, Zi Liang Wu, Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Qiu Ming Yu, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 44, 8, 3016, 3020, 2011年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Contribution of sarcoplasmic reticulum Ca²+ release and Ca²+ transporters on sarcolemmal channels to Ca²+ transient in fetal mouse heart.
Takizawa M, Ishiwata T, Kawamura Y, Kanai T, Kurokawa T, Nishiyama M, Ishida H, Asano Y, Nonoyama S
Pediatric research, 69, 4, 306, 311, 2011年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Robust bonding and one-step facile synthesis of tough hydrogels with desirable shape by virtue of the double network structure
Junji Saito, Hidemitsu Furukawa, Takayuki Kurokawa, Rikimaru Kuwabara, Shinya Kuroda, Jian Hu, Yoshimi Tanaka, Jian Ping Gong, Nobuto Kitamura, Kazunori Yasuda
POLYMER CHEMISTRY, 2, 3, 575, 580, 2011年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Joint immobilization inhibits spontaneous hyaline cartilage regeneration induced by a novel double-network gel implantation
Kazunobu Arakaki, Nobuto Kitamura, Takayuki Kurokawa, Shin Onodera, Fuminori Kanaya, Jian-Ping Gong, Kazunori Yasuda
JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN MEDICINE, 22, 2, 417, 425, 2011年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Spontaneous hyaline cartilage regeneration can be induced in an osteochondral defect created in the femoral condyle using a novel double-network hydrogel
Masashi Yokota, Kazunori Yasuda, Nobuto Kitamura, Kazunobu Arakaki, Shin Onodera, Takayuki Kurokawa, Jian-Ping Gong
BMC MUSCULOSKELETAL DISORDERS, 12, 49, 2011年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Long-term in situ observation of barnacle growth on soft substrates with different elasticity and wettability
Nafees Ahmed, Takayuki Murosaki, Akira Kakugo, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yasuyuki Nogata
SOFT MATTER, 7, 16, 7281, 7290, 2011年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hydrogel with cubic-packed giant concentric domains of semi-rigid polyion complex
Zi Liang Wu, Md Arifuzzaman, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 7, 5, 1884, 1889, 2011年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Unidirectional Alignment of Lamellar Bilayer in Hydrogel: One-Dimensional Swelling, Anisotropic Modulus, and Stress/Strain Tunable Structural Color
Md. Anamul Haque, Gen Kamita, Takayuki Kurokawa, Kaoru Tsujii, Jian Ping Gong
ADVANCED MATERIALS, 22, 45, 5110, +, 2010年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Water-Induced Brittle-Ductile Transition of Double Network Hydrogels
Hiroko Itagaki, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Tasuku Nakajima, Yukiteru Katsumoto, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 43, 22, 9495, 9500, 2010年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Dual Network Formation in Polyelectrolyte Hydrogel via Viscoelastic Phase Separation: Role of Ionic Strength and Polymerization Kinetics
Zi Liang Wu, Takayuki Kurokawa, Songmiao Liang, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 43, 19, 8202, 8208, 2010年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Spontaneous Redifferentiation of Dedifferentiated Human Articular Chondrocytes on Hydrogel Surfaces
Jing Jing Yang, Yong Mei Chen, Jian Fang Liu, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
TISSUE ENGINEERING PART A, 16, 8, 2529, 2540, 2010年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A facile method for synthesizing free-shaped and tough double network hydrogels using physically crosslinked poly(vinyl alcohol) as an internal mold
Tasuku Nakajima, Naoyuki Takedomi, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
POLYMER CHEMISTRY, 1, 5, 693, 697, 2010年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hydrogels with Cylindrically Symmetric Structure at Macroscopic Scale by Self-Assembly of Semi-rigid Polyion Complex
Zi Liang Wu, Takayuki Kurokawa, Songmiao Liang, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 132, 29, 10064, 10069, 2010年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Artificial cartilage made from a novel double-network hydrogel: In vivo effects on the normal cartilage and ex vivo evaluation of the friction property
Kazunobu Arakaki, Nobuto Kitamura, Hiroyuki Fujiki, Takayuki Kurokawa, Mikio Iwamoto, Masaru Ueno, Fuminori Kanaya, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong, Kazunori Yasuda
JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH PART A, 93A, 3, 1160, 1168, 2010年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Brittle, ductile, paste-like behaviors and distinct necking of double network gels with enhanced heterogeneity
Yasunori Kawauchi, Yoshimi Tanaka, Hidemitsu Furukawa, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
Journal of Physics: Conference Series, 184, 12016, (8pp), 2009年08月, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

First Observation of Stick-Slip Instability in Tearing of Poly(vinyl alcohol) Gel Sheets
Yoshimi Tanaka, Hiroyuki Abe, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 42, 15, 5425, 5426, 2009年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Antifouling properties of tough gels against barnacles in a long-term marine environment experiment
Takayuki Murosaki, Takaya Noguchi, Kazuo Hashimoto, Akira Kakugo, Takayuki Kurokawa, Junji Saito, Yong Mei Chen, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
Biofouling, 25, 7, 657, 666, Taylor & Francis, 2009年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, In marine environment, the antifouling properties against marine sessile organisms (algae, sea squirts, barnacles, etc.) were tested on various kinds of hydrogels in a long term. The results demonstrate that most hydrogels can ensure at least 2 months in marine environment. In particular, mechanically tough PAMPS/PAAm DN and PVA gels exhibited amazing antifouling activity against marine sessile organisms, especially barnacles as long as 330 days. The antifouling ability of hydrogels to barnacles is explained in terms of an "easy-release" mechanism in which the high water content and the elastic modulus of the gel are two important parameters.

Direct Observation of Damage Zone around Crack Tips in Double-Network Gels
Qiu Ming Yu, Yoshimi Tanaka, Hidemitsu Furukawa, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 42, 12, 3852, 3855, 2009年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A Novel Double-Network Hydrogel Induces Spontaneous Articular Cartilage Regeneration in vivo in a Large Osteochondral Defect
Kazunori Yasuda, Nobuto Kitamura, Jian Ping Gong, Kazunobu Arakaki, Hyuck Joon Kwon, Shin Onodera, Yong Mei Chen, Takayuki Kurokawa, Fuminori Kanaya, Yoshihiro Ohmiya, Yoshihito Osada
MACROMOLECULAR BIOSCIENCE, 9, 4, 307, 316, 2009年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

True Chemical Structure of Double Network Hydrogels
Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 42, 6, 2184, 2189, 2009年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Antifouling activity of synthetic polymer gels against cyprids of the barnacle (Balanus amphitrite) in vitro
Takayuki Kurokawa
Biofouling, 25, 3/4, 313, 320, 2009年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

SUPER TOUGH GELS WITH A DOUBLE NETWORK STRUCTURE
Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Qiu Ming Yu, Yoshimi Tanaka, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
CHINESE JOURNAL OF POLYMER SCIENCE, 27, 1, 1, 9, 2009年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Friction between like-charged hydrogels-combined mechanisms of boundary, hydrated and elastohydrodynamic lubrication
Shinsuke Oogaki, Go Kagata, Takayuki Kurokawa, Shinya Kuroda, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 5, 9, 1879, 1887, 2009年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Tear Velocity Dependence of High-Strength Double Network Gels in Comparison with Fast and Slow Relaxation Modes Observed by Scanning Microscopic Light Scattering
Hidemitsu Furukawa, Rikimaru Kuwabara, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Yang-Ho Na, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
MACROMOLECULES, 41, 19, 7173, 7178, 2008年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Localized yielding around crack tips of double-network gels(a)
Yoshimi Tanaka, Yasunori Kawauchi, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Takaharu Okajima, Jian Ping Gong
MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS, 29, 18, 1514, 1520, 2008年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Friction of a soft hydrogel on rough solid substrates
Taiki Tominaga, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
SOFT MATTER, 4, 8, 1645, 1652, 2008年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A novel resistivity measurement technique for scaled-down Cu interconnects implemented to reliabitity-focused automobile applications
Takayuki Kurokawa
International Electron Devices Meeting, Iedm, 2006年
研究論文（学術雑誌）

Creation of hydrogels with ultra high mechanical strength [XII]: The effect of controlled void structure　　　　　　　　　　　　　　　
Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada
Polymer Preprints, Japan, 55, 2, 3212, 3213, 2006年
日本語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Creation of hydrogels with ultra high mechanical strength [XIII]: The necking phenomenon in double network gels　　　　　　　　　　　　　　　
Yasunori Kawauchi, Rikimaru Kuwabara, Hidemitsu Furukawa, Yang-Ho Na, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada
Polymer Preprints, Japan, 55, 2, 3214, 3215, 2006年
日本語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Hydrated lubrication and friction of gels - Its richness and complexity　　　　　　　　　　　　　　　
Jian Ping Gong, Go Kagata, Takayuki Kurokawa, Yoshihito Osada
Polymer Preprints, Japan, 55, 2, 4257, 4259, 2006年
日本語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Surface friction of endothelial cells and the effect of glycocalyx
Chen Y.M, Tominaga T, Kurokawa T, Gong J.P, Osada Y
Polymer Preprints, Japan, 55, 1, 1904, 2006年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Surface Friction of Gels [28] -The effect of surfactants on the surface friction of gels
Kamada K, Tominaga T, Kurokawa T, Tada T, Furukawa H, Gong J.P, Osada Y
Polymer Preprints, Japan, 55, 2, 3216, 3217, 2006年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Elastic-hydrodynamic transition of gel friction
T Kurokawa, T Tominaga, Y Katsuyama, R Kuwabara, H Furukawa, Y Osada, JP Gong
LANGMUIR, 21, 19, 8643, 8648, 2005年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effect of polymer entanglement on the toughening of double network hydrogels
H Tsukeshiba, M Huang, YH Na, T Kurokawa, R Kuwabara, Y Tanaka, H Furukawa, Y Osada, JP Gong
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 109, 34, 16304, 16309, 2005年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Determination of fracture energy of high strength double network hydrogels
Y Tanaka, R Kuwabara, YH Na, T Kurokawa, JP Gong, Y Osada
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 109, 23, 11559, 11562, 2005年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Toughening of Hydrogels with Double Network Structure
Takayuki Kurokawa
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology, 3, 8, 11, 2005年02月
英語, 研究論文（学術雑誌）

The toughening mechanism of double-network gels and structural inhomogeneity of 1st network　　　　　　　　　　　　　　　
Rikimaru Kuwabara, Hidemitsu Furukawa, Yang-Ho Na, Yasunori Kawauchi, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada
Polymer Preprints, Japan, 54, 1, 1307, 2005年
日本語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Creation of hydrogels with ultra high mechanical strength [XI]: Strength enhancement in double network gels by controlling inhomogeneous structure of 1st network gel　　　　　　　　　　　　　　　
Yasunori Kawauchi, Rikimaru Kuwabara, Hidemitsu Furukawa, Yang-Ho Na, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada
Polymer Preprints, Japan, 54, 2, 4688, 4689, 2005年
日本語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Creation of hydrogels with ultra high mechanical strength (X) -role of the 2nd network entanglement on the toughening of double network gels (X)　　　　　　　　　　　　　　　
Mei Huang, Rikimaru Kuwabara, Yang-Ho Na, Hiroyuki Tsukeshiba, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada
Polymer Preprints, Japan, 54, 1, 868, 2005年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Mechanically strong hydrogels with ultra-low frictional coefficients
Takayuki Kurokawa
Advanced Materials, 17, 5, 535, 538, 2005年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Surface friction of gels [26] -The effect of surfactants on the surface friction of gels
Kamada K, Tominaga T, Kurokawa T, Tada T, Furukawa H, Gong J.P, Osada Y
Polymer Preprints, Japan, 54, 2, 4666, 4667, 2005年, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Structural characteristics of double network gels with extremely high mechanical strength
Takayuki Kurokawa
Macromolecules, 37, 14, 5370, 5374, 2004年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Inhibitory effects of hydrogels on the adhesion, germination, and development of zoospores originating from Laminaria angustata　　　　　　　　　　　　　　　
Yoshinori Katsuyama, Takayuki Kurokawa, Tatsuo Kaneko, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada, Norishige Yotsukura, Taizo Motomura
Macromolecular Chemistry and Physics, 203, 8, 163, 169, 2002年06月10日
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effect of surface roughness of hydrophobic substrate on heterogeneous polymerization of hydrogels
Mao Peng, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada, Qiang Zheng
Journal of Physical Chemistry B, 106, 12, 3073, 3081, 2002年03月28日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

新規塞栓物質としてのカチオンパイゲルの基礎的実験　　　　　　　　　　　　　　　
金 芝萍, 長内 俊也, 山崎 和義, 藤村 幹, 野々山 貴之, 黒川 孝幸, 脳血管内治療, 6, Suppl., S133, S133, 2021年11月
(NPO)日本脳神経血管内治療学会, 日本語

ハイドロキシアパタイト複合化ダブルネットワークゲル上での骨髄間葉系幹細胞の骨分化能評価
甲斐原 拓真, 王 磊, 津田 真寿美, 野々山 貴行, 黒川 孝幸, きょう 剣萍, 岩崎 倫政, 田中 伸哉, 安田 和則, 日本整形外科学会雑誌, 95, 8, S1561, S1561, 2021年08月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

経時的応力計測可能なラメラ構造二重膜ヒドロゲルを用いたヒト関節靱帯における内部応力解析
門間 太輔, 黒川 孝幸, 河村 太介, 瓜田 淳, 松井 雄一郎, 岩崎 倫政, 日本整形外科学会雑誌, 93, 3, S1042, S1042, 2019年03月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

経時的応力計測可能なラメラ構造二重膜ヒドロゲルを用いたヒト関節靱帯における内部応力解析　　　　　　　　　　　　　　　
門間 太輔, 黒川 孝幸, 河村 太介, 瓜田 淳, 松井 雄一郎, 岩崎 倫政, 日本肘関節学会雑誌, 26, 1, S4, S4, 2019年02月
日本肘関節学会, 日本語

経時的応力計測可能なラメラ構造二重膜ヒドロゲルを用いたヒト関節靱帯における内部応力解析　　　　　　　　　　　　　　　
門間 太輔, 黒川 孝幸, 河村 太介, 瓜田 淳, 松井 雄一郎, 本谷 和俊, 岩崎 倫政, 日本関節病学会誌, 37, 3, 256, 256, 2018年10月
(一社)日本関節病学会, 日本語

経時的応力計測可能なラメラ構造二重膜ヒドロゲルを用いたヒト関節靱帯における内部応力解析
門間 太輔, 黒川 孝幸, 河村 太介, 瓜田 淳, 松井 雄一郎, 岩崎 倫政, 日本整形外科学会雑誌, 92, 8, S1921, S1921, 2018年08月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

新規技術を用いた新しい研究アプローチ 高分子ハイドロゲルによる癌幹細胞へのリプログラミング誘導技術　　　　　　　　　　　　　　　
津田 真寿美, 鈴鹿 淳, 王 磊, 仙葉 慎吾, 油谷 幸代, 黒川 孝幸, 近江谷 克裕, 安田 和則, グン 剣萍, 田中 伸哉, 日本病理学会会誌, 107, 1, 217, 217, 2018年04月
(一社)日本病理学会, 日本語

異方性二層ハイブリッドゲル:作製および水誘起ゴム-ガラス転移
ILYAS Muhammad, HAQUE Md Anamul, YUE Youfeng, KUROKAWA Takayuki, NAKAJIMA Tasuku, NONOYAMA Takayuki, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 67, 2, 2018年

ハイドロゲルを用いた癌幹細胞新規誘導法の開発　　　　　　　　　　　　　　　
鈴鹿 淳, 津田 真寿美, 王 磊, 仙葉 愼吾, 油谷 幸代, 黒川 孝幸, 近江谷 克裕, 安田 和則, きょう 剣萍, 田中 伸哉, 生命科学系学会合同年次大会, 2017年度, [1P, 0964], 2017年12月
生命科学系学会合同年次大会運営事務局, 日本語

新しい医療技術 高強度ダブルネットワークゲル人工軟骨
北村 信人, 黒川 孝幸, 安田 和則, グン 剣萍, 整形・災害外科, 60, 11, 1409, 1415, 2017年10月
金原出版, 日本語

合成ハイドロゲルが誘導する軟骨分化促進機序の解明
仙葉愼吾, 後藤佳子, 北村信人, 北村信人, 黒野定, 近江谷克裕, 津田真寿美, 津田真寿美, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 田中伸哉, 田中伸哉, GONG Jian Ping, GONG Jian Ping, 安田和則, 再生医療, 16, 267, 2017年02月01日
日本語

異方性層状ヒドロゲルの水誘起延性-脆性遷移
ILYAS Muhammad, HAQUE Md Anamul, YUE Youfeng, KUROKAWA Takayuki, NAKAJIMA Tasuku, NONOYAMA Takayuki, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 66, 2, 2017年

PCDMEゲルの口蓋閉鎖床への応用　　　　　　　　　　　　　　　
金子 知生, 黒川 孝幸, 三古谷 忠, 飯田 順一郎, 日本矯正歯科学会大会プログラム・抄録集, 75回, 264, 264, 2016年11月
(公社)日本矯正歯科学会, 日本語

Double Networkゲルをマトリックスとした骨組織類似構造の創製　　　　　　　　　　　　　　　
深尾 一城, 野々山 貴行, 黒川 孝幸, 中島 祐, きょう 剣萍, 日本バイオマテリアル学会大会予稿集, シンポジウム2016, 237, 237, 2016年11月
日本バイオマテリアル学会, 日本語

合成PAMPSゲルはタンパク質レザバーとして機能し、軟骨細胞ATDC5細胞に軟骨形成分化を誘導する(Synthetic PAMPS gel functions as protein reservoir, which induces a chondrogenic differentiation of chondrocytic ATDC5 cells)　　　　　　　　　　　　　　　
仙葉 愼吾, 後藤 佳子, 北村 信人, 黒野 定, 近江谷 克裕, 津田 真寿美, 黒川 孝幸, グン・チェンピン, 田中 伸哉, 安田 和則, 日本生化学会大会プログラム・講演要旨集, 89回, [1T18, 405)], 2016年09月
(公社)日本生化学会, 英語

Synthetic PAMPS gel functions as protein reservoir, which induces a chondrogenic differentiation of chondrocytic ATDC5 cells(和訳中)　　　　　　　　　　　　　　　
仙葉 愼吾, 後藤 佳子, 北村 信人, 黒野 定, 近江谷 克裕, 津田 真寿美, 黒川 孝幸, グン・チェンピン, 田中 伸哉, 安田 和則, 日本生化学会大会プログラム・講演要旨集, 89回, [1T18, 05(1P, 2016年09月
(公社)日本生化学会, 英語

ハイドロキシアパタイト複合化PAMPS/PDMAAmダブルネットワークゲル人工軟骨の関節内におけるin vivo骨接着性評価
和田 進, 北村 信人, 野々山 貴行, 木山 竜二, 仙葉 愼吾, 小野寺 純, 横田 正司, 後藤 佳子, 比嘉 浩太郎, 黒川 孝幸, Gong Jian Ping, 安田 和則, 日本整形外科学会雑誌, 90, 8, S1598, S1598, 2016年08月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

軟骨基質高分子を複合化したダブルネットワークゲルの生体材料特性評価 軟骨再生誘導材料としての可能性
比嘉 浩太郎, 北村 信人, 後藤 佳子, 黒川 孝幸, 和田 進, 野々山 貴行, Gong Jian Ping, 金谷 文則, 安田 和則, 日本整形外科学会雑誌, 90, 8, S1726, S1726, 2016年08月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

PAMPSゲルによるATDC5細胞のインスリン非依存性軟骨分化誘導シグナルの解明
後藤 佳子, 北村 信人, 和田 進, 安田 和則, 木村 太一, 津田 真寿美, 田中 伸哉, 仙葉 慎吾, 黒川 孝幸, グン・チェンピン, 北海道整形災害外科学会雑誌, 57, 2, 287, 287, 2016年04月
北海道整形災害外科学会, 日本語

ハイドロゲルの細胞基盤への応用,その優位性 (特集 再生医療の発展に待たれる三次元細胞培養用の培地,足場材料開発)
柴田 優輝, 黒川 孝幸, 龔 剣萍, Material stage, 15, 11, 5, 10, 2016年02月
技術情報協会, 日本語

バイオミネラリゼーションにより複合化したハイドロキシアパタイトコーティングPAMPS/PDMAAmダブルネットワークゲルの骨接着性の評価
和田 進, 北村 信人, 野々山 貴行, 木山 竜二, 仙葉 愼吾, 比嘉 浩太郎, 黒川 孝幸, Gong Jian Ping, 安田 和則, 日本整形外科学会雑誌, 89, 8, S1585, S1585, 2015年09月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

PAMPSゲルはATDC5細胞の軟骨分化においてBMP/Smadシグナル経路を活性化する
後藤 佳子, 北村 信人, 木村 太一, 仙葉 愼吾, 黒川 孝幸, Gong Jian Ping, 田中 伸哉, 安田 和則, 日本整形外科学会雑誌, 89, 8, S1708, S1708, 2015年09月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

抗菌性ゲルのスクリーニング
柴田優輝, 黒川孝幸, 野々山貴行, 中島祐, 相沢智康, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 49th, 6, 2015年
日本語

PAMPS/PDMAAmダブルネットワークゲルが誘導する関節軟骨自然再生に対してヒアルロン酸ナトリウムの関節内投与が与える効果
福井 孝明, 北村 信人, 横田 正司, 後藤 佳子, 安田 和則, 黒川 孝幸, ぐん 剣萍, 北海道整形災害外科学会雑誌, 56, 1, 144, 144, 2014年12月
北海道整形災害外科学会, 日本語

ATDC5細胞におけるPAMPSゲル誘導軟骨分化特異的シグナル伝達経路の解明
後藤佳子, 北村信人, 木村太一, 仙葉慎吾, 黒川孝幸, GONG Ping, 田中伸哉, 安田和則, 日本整形外科学会雑誌, 88, 8, S1529, S1529, 2014年08月29日
(公社)日本整形外科学会, 日本語

固体内部からのGraft‐gelationによる高靱性ゲルの固体表面へのコーティング
塩本健悟, 中島祐, 黒川孝幸, GONG Jang Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 63, 1, ROMBUNNO.1PC061, 2014年05月09日
日本語

DNゲルの強靱性に対する数理的考察
井倉弓彦, 中島祐, 野々山貴行, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 長山雅晴, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 63, 1, ROMBUNNO.2PD046, 2014年05月09日
日本語

軟骨再生ハイドロゲルと骨組織の接着を目指した高靱性DNゲル表面におけるHApのバイオミネラリゼーション
木山竜二, 野々山貴行, 黒川孝幸, 中島祐, GONG Jian Ping, 日本セラミックス協会年会講演予稿集(CD-ROM), 2014, ROMBUNNO.1P141, 2014年03月07日
日本語

高強度ハイドロゲルとバイオセラミックスの融合:ソフトセラミックスの創製
野々山貴行, 木山竜二, 黒川孝幸, 中島祐, GONG Jian Ping, 日本セラミックス協会年会講演予稿集(CD-ROM), 2014, ROMBUNNO.1J24, 2014年03月07日
日本語

ゲルの異方的膨潤が誘起する液晶性高分子の超構造形成
高橋陸, 中島祐, 黒川孝幸, 野々山貴行, グン剣萍, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会講演要旨集(CD-ROM), 2014, ROMBUNNO.P38, 2014年01月28日
日本語

Double network構造を有する強靭エラストマーの創製
米田有希, 中島祐, 黒川孝幸, 佐田和己, 小門憲太, ぐん剣萍, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会講演要旨集(CD-ROM), 2014, ROMBUNNO.P39, 2014年01月28日
日本語

ゲル‐固体間の強靭な接着を目指した,重合開始点を含有する基板からのゲル重合
塩本健悟, 岡崎春香, 中島祐, 黒川孝幸, ぐん剣萍, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会講演要旨集(CD-ROM), 2014, ROMBUNNO.2A09, 2014年01月28日
日本語

配向したラメラ構造を有するゲルの異常変形挙動
中島祐, HAQUE Md. Anamul, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 25th, 31, 32, 2014年01月15日
日本語

2F13 Double-networkゲルの構成要素PAMPSがATDC5細胞の軟骨分化に及ぼす影響(OS15-1:骨・軟骨再生のための組織工学的アプローチ(1))
土谷 斉司, 前田 英次郎, 黒川 孝幸, 〓 剣萍, 北村 信人, 安田 和則, 大橋 俊朗, バイオエンジニアリング講演会講演論文集, 2014, 26, 481, 482, 2014年01月10日
一般社団法人日本機械学会, 日本語

J044024 高粘弾性ハイドロゲルの高靱性・自己修復機能([J044-02]ソフトマター・イノベーション(2))
黒川 孝幸, 孫 桃林, IHSAN Abu Bin, 襲 剣萍, 年次大会 : Mechanical Engineering Congress, Japan, 2013, "J044024, 1"-"J044024-3", 2013年09月08日
Biological soft tissues, such as tendons, ligaments, muscles, cartilages, usually contain 50-85% of water and exist in a gel-like state, exhibit high toughness and excellent mechanical properties. It has been extensively discussed in the literature that load-bearing biological materials such as bone, teeth and nacre have acquired some interesting mechanical properties, one of which is the tolerance of crack-like flaws acquired during tissue function, growth, repair and remodeling. A structure is said to be flaw tolerant if pre-existing flaws do not propagate until it ultimately fails through a uniform rupture near the theoretical strength of material. Numerous studies in the literature have addressed flaw tolerance in elastic structures, so far there has been little investigation on time-dependent, viscoelastic systems, in spite of its importance to biological materials. A central hypothesis adopted in these studies is that the load-bearing biological materials have been evolved to tolerate crack-like flaws at multiple size scales. The optimal state of a material which induces the maximum strength corresponds to a uniform distribution of stress at failure even in the presence of crack-like flaws. In this state, the material fails by uniform rupture, rather than by crack propagation. Here, We report on the roles of ionic association in polyampholyte gel, serves as reversible sacrificial bond that break and reform dynamically giving some extraordinary properties to this novel viscoelastic hydrogel in contrast to conventional elastic hydrogels, for instances, high toughness and resistance against crack propagation by forming huge blunting at the crack tip., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

一軸配向ラメラ構造をもつハイドロゲルの構造色とその力学応答
佐藤 紘士朗, HAQUE Md. Anamul, 紙田 元, 樂 優鳳, 黒川 孝幸, 剣萍, 色材協會誌, 86, 8, 290, 294, 2013年08月20日
自然界のさまざまな生き物は秩序構造からなる構造色をもつが，近年この秩序構造を高分子材料に導入し発色をもたせようとする試みが，とくにセンサーの分野から注目されている。われわれは水中で秩序的な二重膜構造を形成するイタコン酸ドデシルグリセリル（DGI）に着目して研究を行ってきた。本稿では，DGIとアクリルアミドにより構成される秩序構造をもったゲルの合成，力学的な異方性，応力変化による構造色の変化などについて紹介する。, Japan Society of Colour Material, 日本語

PAMPS/PDMAAmダブルネットワークゲルが誘導する関節軟骨自然再生に対してヒアルロン酸ナトリウムの関節内投与が与える効果
福井 孝明, 北村 信人, 黒川 孝幸, 横田 正司, ぐん 剣萍, 安田 和則, 日本整形外科学会雑誌, 87, 8, S1320, S1320, 2013年08月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

DNゲルによるATDC5細胞の軟骨分化誘導に関する力学的機序の解明 1細胞の力学的特性の変化とアクチン修飾タンパク質発現との関連
前田 英次郎, 堤 健博, 黒川 孝幸, 北村 信人, Gong Jian Ping, 安田 和則, 大橋 俊朗, 日本整形外科学会雑誌, 87, 8, S1408, S1408, 2013年08月
(公社)日本整形外科学会, 日本語

ラメラ構造二重膜を有するヒドロゲルの光学的および力学的特性
黒川 孝幸, ハック ムハンマド, アナムル, 剣萍, 高分子論文集, 70, 7, 309, 316, 2013年07月
日本語

ラメラ構造二重膜を有するヒドロゲルの光学的および力学的特性
黒川 孝幸, ムハンマド アナムル ハック, 龔 剣萍, 高分子論文集 = Japanese journal of polymer science and technology, 70, 7, 309, 316, 2013年07月
高分子学会, 日本語

海の生き物に学ぶ低環境負荷型抗付着材料の創製 : フジツボに対するハイドロゲルの抗付着効果
黒川 孝幸, 龔 剣萍, 室﨑 喬之, 野方 靖行, PEN, 3, 11, 3, 8, 2013年02月
海辺を散歩するとフジツボ類や貝類、藻類等の岩場にへばりついて生きている生物をよく見ることができる。これら海洋付着生物は海洋資源として有用な反面、汚損生物として負の側面も持ち合わせている。例を挙げると、船底に付着する事で水の抵抗が増し船の燃費を増大させる、養殖漁網の網の目を詰まらせる事で養殖魚を窒息死させる、取水口を詰まらせる事で臨海発電所の冷却機能を低下させる等があり、海洋付着生物は世界中のあらゆる海に関わる産業に大きな経済的損失を与えている, 産業技術総合研究所, 日本語

Double‐Networkゲル上で培養したATDC5細胞の軟骨分化メカニズム
前田英次郎, 堤健博, 黒川孝幸, 北村信人, GONG Jian Ping, 安田和則, 大橋俊朗, バイオエンジニアリング講演会講演論文集, 25th, 25, 221, 222, 2013年01月08日
一般社団法人日本機械学会, 日本語

ヒアルロン酸は合成ハイドロゲルがATDC5細胞に対して有する軟骨分化誘導効果をin vitro で促進する
吉川 勝久, 北村 信人, 安田 和則, 黒川 孝幸, 龔 剣萍, 野原 裕, 日本関節病学会誌, 32, 1, 9, 15, 2013年
Introduction: Recently, we reported that PAMPS and PDMAAm gels induce the chondrogenic differentiation of ATDC5 cells in vitro in maintenance medium without insulin. We hypothesized that hyaluronic acid (HA) affects the in vitro induction effects of PAMPS and PDMAAm gels on the chondrogenic differentiation of ATDC5 cells, depending on the concentration. The purpose of this study was to test this hypothesis.Methods: This study consisted of three sub-studies: the first was performed to assess the fundamental effects (without HA) of the PAMPS gel, PDMAAm gel, and polystyrene dish surfaces on the chondrogenic differentiation of ATDC5 cells cultured in maintenance medium and in differentiation medium (containing insulin). The second and third sub-studies were performed to analyze the effects of HA supplementation (three concentrations) of the two media on the chondrogenic differentiation of ATDC5 cells cultured on PAMPS and PDMAAm gels, respectively. At 7 days of culture, the gene expression of cartilage markers was examined using real-time polymerase chain reaction analysis.Results: On the PAMPS gel with the maintenance medium, HA at concentrations of 0.01 and 0.10 mg/mL significantly increased the expression of Col-2 mRNA and aggrecan mRNA in comparison to those without HA. In the cells cultured in the differentiation medium, HA at a concentration of 0.01 mg/mL significantly increased mRNA expression of Col-2 and aggrecan genes in comparison to those without HA. On the PDMAAm gel with the maintenance medium, HA at a concentration of 1.00 mg/mL significantly reduced the expression of these genes in comparison to those without HA.Conclusion: Mechanical signals from each hydrogel surface significantly affect the chondrogenic differentiation of ATDC5 cells, and HA affects the mechanical signals from each hydrogel surface, depending on the concentration., 日本関節病学会, 日本語

Hydrogels as feeder-free scaffolds for long-term self-renewal of mouse induced pluripotent stem (mips) cells.
Yang Jing Jing, Liu Jian Fang, Kurokawa Takayuki, Kitada Kazuhiro, Gong Jian Ping, Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine, 2012年11月20日
Expanding undifferentiated induced pluripotent stem (iPS) cells in vitro is a basic requirement for application of iPS cells in both fundamental research and clinical regeneration. In this study, we intended to establish a simple, low cost and efficient method for the long-term self-renewal of mouse induced pluripotent stem (miPS) cells without using feeder-cells and adhesive proteins. Three scaffolds were selected for the long-term subculture of miPS cells over two months starting from passages 14 to 29: 1) a gelatin coated polystyrene (Gelatin-PS) that is a widely used scaffold for self-renewal of mouse embryonic stem (mES) cells; 2) a neutral hydrogel poly(N,N-dimethylacrylamide) (PDMAAm); and 3) a negatively charged hydrogel poly(2-acrylamido-2-methyl-propane sulfonic acid sodium salt) (PNaAMPS). Each passaged miPS cells on these scaffolds were cryopreserved successfully and the revived cells showed high viability and proliferation. The passaged miPS cells maintained a high undifferentiated state on all three scaffolds and a high level of pluripotency by expressing differentiation markers in vitro and forming teratomas in SCID mice with derivatives of all three germ layers. Compared to Gelatin-PS, the two hydrogels exhibited much better self-renewal performance in terms of high proliferation rate and level of expression of undifferentiated gene markers as well as efficiency in pluripotent teratoma formation. Furthermore, the PNaAMPS hydrogel demonstrated a slightly higher efficiency and simpler operation of cell expansion than the PDMAAm hydrogel. To conclude, PNaAMPS hydrogel is an excellent feeder-free scaffold because of its simplicity, low cost and high efficiency in expanding a large number of miPS cells in vitro. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd., John Wiley & Sons, 英語

ヒアルロン酸はPAMPS/PDMAAmダブルネットワークゲルのATDC5細胞に対するin vitro軟骨分化誘導効果を促進する
北村信人, 黒川孝幸, 福井孝明, 吉川勝久, GUN Tyenpin, 安田和則, 日本整形外科学会雑誌, 86, 8, S1133, S1133, 2012年08月25日
(公社)日本整形外科学会, 日本語

埋植されるPAMPS/PDMAAmダブルネットワークゲルシートの厚さがそのin vivo硝子軟骨再生誘導能に与える効果
松田英敏, 北村信人, 黒川孝幸, 新垣和伸, GONG Jian Ping, 金谷文則, 安田和則, 日本整形外科学会雑誌, 86, 8, S1139, S1139, 2012年08月25日
(公社)日本整形外科学会, 日本語

羊膝関節の広範囲骨軟骨欠損における高機能ゲルプラグを用いたin vivo軟骨自然再生誘導
横田 正司, 北村 信人, 新垣 和伸, 小野寺 伸, 近藤 英司, 安田 和則, 黒川 孝幸, Gong Jian Ping, きょう 剣萍, 北海道整形災害外科学会雑誌, 54, 1, 81, 82, 2012年08月
北海道整形災害外科学会, 日本語

水分限定拡散による異方性ヒドロゲルの制御及び選択膨潤
HAQUE Md. Anamul, UCHIUMI Maki, YOUFENG Yue, KUROKAWA Takayuki, NAKAJIMA Tasuku, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 61, 1, 2012年

マクロスケール秩序を有するナノスケール二重層含有異方性ヒドロゲルの破壊挙動
HAQUE Md. Anamul, KUROKAWA Takayuki, NAKAJIMA Tasuku, YUE Youfeng, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 61, 1, 2012年

マクロスケールの二重層を含んだ異方性ヒドロゲルの機械的性質に対する含水量の影響
HAQUE Md. Anamul, KUROKAWA Takayuki, NAKAJIMA Tasuku, YUE Youfeng, AHMED Saika, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 61, 2, 2012年

マクロスケール規則性をもつナノスケール二重層を含有する異方性ヒドロゲルの破壊挙動
HAQUE Md. Anamul, KUROKAWA Takayuki, NAKAJIMA Tasuku, YUE Youfeng, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 61, 2, 2012年

ダブルネットワークゲルを用いた誘導によってin vivoで自然再生した軟骨組織の遺伝子発現プロファイル:正常関節軟骨との比較
今淵隆誠, 北村信人, 小野寺伸, 近藤英司, 權赫準, 安田和則, 近江谷克裕, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 北海道整形災害外科学会, 122nd, 2, 2012年
日本語

大腿脛骨関節の骨軟骨欠損に対する高機能ゲルプラグを用いた硝子軟骨自然再生誘導
横田正司, 北村信人, 新垣和伸, 小野寺伸, 近藤英司, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 安田和則, 日本整形外科学会雑誌, 85, 8, S1263, S1263, 2011年08月25日
(公社)日本整形外科学会, 日本語

PAMPS/PDMAAmダブルネットワークゲルが培養ATDC5細胞の軟骨分化に与える効果—PAMPSおよびPDMAAmゲルの効果との比較—
北村信人, 権赫準, 近江谷克裕, 黒川孝幸, グン剣萍, 安田和則, 日本整形外科学会雑誌, 85, 8, S1264, S1264, 2011年08月25日
(公社)日本整形外科学会, 日本語

現代ものづくり考 ゲル--物性の研究と再生医療への応用
黒川 孝幸, Gong Jian Ping, 未来材料, 11, 8, 2, 4, 2011年08月
エヌ・ティー・エス, 日本語

Surfactant-induced friction reduction for hydrogels in the boundary lubrication regime
Kosuke Kamada, Hidemitsu Furukawa, Takayuki Kurokawa, Tomohiro Tada, Taiki Tominaga, Yukihiro Nakano, Jian Ping Gong, JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER, 23, 28, 2011年07月
英語

Robust bonding and one-step facile synthesis of tough hydrogels with desirable shape by virtue of the double network structure
Junji Saito, Hidemitsu Furukawa, Takayuki Kurokawa, Rikimaru Kuwabara, Shinya Kuroda, Jian Hu, Yoshimi Tanaka, Jian Ping Gong, Nobuto Kitamura, Kazunori Yasuda, Polymer Chemistry, 2, 3, 575, 580, 2011年03月
英語

セレンディピティを育む雰囲気
黒川 孝幸, 高分子, 60, 2, 82, 82, 2011年02月01日
日本語

表面粗さをもつハイドロゲルの摩擦評価とゲル-ガラス界面の観察
八島慎太郎, 古川英光, 黒川孝幸, 黒川孝幸, ぐん剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 45th, 2011年

新規両親媒性ソルバトクロミック蛍光色素の合成とその応用~形状記憶ゲルの観察~
古橋由梨, 中島祐, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, 山田幸司, GONG Jian Ping, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 22nd, 2011年

新規両親媒性ソルバトクロミック蛍光色素の合成とその応用~高分子水溶液とゲルの構造変化観察~
古橋由梨, 中島祐, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, 山田幸司, ぐん剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 45th, 2011年

水の制御二次元拡散による異方性ヒドロゲルの一次元膨潤
HAQUE Md. Anamul, MAKI Uchiumi, YOUFENG Yue, KUROKAWA Takayuki, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 60, 2 Disk1, 2011年

ヒツジ膝関節の広範囲骨軟骨欠損における高機能ゲルプラグを用いたin vivo軟骨自然再生誘導
横田正司, 北村信人, 新垣和伸, 小野寺伸, 近藤英司, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 安田和則, 北海道整形災害外科学会, 121st, 17, 2011年
日本語

Gene expression, glycocalyx assay, and surface properties of human endothelial cells cultured on hydrogel matrix with sulfonic moiety: Effect of elasticity of hydrogel
Jing Jing Yang, Yong Mei Chen, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Shin Onodera, Kazunori Yasuda, JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH PART A, 95A, 2, 531, 542, 2010年11月
英語

Study on the Sliding Friction of Endothelial Cells Cultured on Hydrogel and the Role of Glycocalyx on Friction Reduction
Yong Mei Chen, Takayuki Kurokawa, Taiki Tominaga, Kazunori Yasuda, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong, Kimiko Yamamoto, Joji Ando, ADVANCED ENGINEERING MATERIALS, 12, 11, B628, B636, 2010年11月
英語

ハイドロゲルの海洋付着生物に対する抗付着効果―2―フジツボキプリス幼生の探索行動とその着生率との関係
小川知哉, 室崎喬之, 角五彰, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 野方靖行, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 59, 2 Disk1, ROMBUNNO.1PC131, 2010年09月01日
日本語

ハイドロゲルの海洋付着生物に対する抗付着効果‐1‐フジツボキプリス幼生の付着密度とそのモデル
室崎喬之, 野口隆矢, 角五彰, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 野方靖行, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 59, 2 Disk1, ROMBUNNO.3J14, 2010年09月01日
日本語

PAMPSおよびPDMAAmゲルはPAMPS/PDMAAmダブルネットワークゲルと同じ関節軟骨自然再生誘導能を有するか
小川宗宏, 北村信人, 新垣和伸, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 田中康仁, 高倉義典, 安田和則, 日本整形外科学会雑誌, 84, 8, S1061, S1061, 2010年08月25日
(公社)日本整形外科学会, 日本語

ヒツジ膝関節骨軟骨欠損における高機能ダブルネットワークハイドロゲルを用いたin vivo軟骨自然再生誘導
横田正司, 北村信人, 新垣和伸, 近藤英司, 小野寺伸, 黒川孝幸, PING Gong Jian, 安田和則, 日本整形外科学会雑誌, 84, 8, S1229, S1229, 2010年08月25日
(公社)日本整形外科学会, 日本語

Spontaneous Redifferentiation of Dedifferentiated Human Articular Chondrocytes on Hydrogel Surfaces
Yang Jing Jing, Chen Yong Mei, Liu Jian Fang, Kurokawa Takayuki, Gong Jian Ping, Tissue Engineering Part A, 16, 8, 2529, 2540, 2010年08月05日
Chondrocytes rapidly dedifferentiate into a more fibroblastic phenotype on a two-dimensional polystyrene substratum. This impedes fundamental research on these cells as well as their clinical application. This study investigated the redifferentiation behavior of dedifferentiated chondrocytes on a hydrogel substratum. Dedifferentiated normal human articular chondrocyte–knee (NHAC-kn) cells were released from the sixth-passage monolayer cultured on a polystyrene surface. These cells were then subcultured on a chemically crosslinked copolymer hydrogel, that is, poly(NaAMPS-co-DMAAm), and the cells thus obtained were used as the seventhpassage cultivation. Copolymer gels were synthesized from a negatively charged monomer, the sodium salt of 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid (NaAMPS), and a neutral monomer, N,N-dimethylacrylamide (DMAAm). These gels were of different compositions because the molar fraction (F) of NaAMPS was varied (F¼0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1.0). The dedifferentiated NHAC-kn cells spontaneously redifferentiated to normal NHAC-kn cells on neutral (F¼0) and poly(NaAMPS-co-DMAAm) hydrogels of low charge density (F¼0.2). This was deduced from the cell morphology and expression of cartilage-specific genes and proteins. These results should enable us to establish a simple and efficient method for preparing large amounts of chondrocytes by cultivation on the surfaces of neutral and low-charge-density hydrogels., Mary Ann Liebert

高強度ダブルネットワークゲル
黒川 孝幸, 剣萍, 化学工学 = Chemical engineering, 74, 7, 338, 340, 2010年07月05日
化学工学会, 日本語

気液界面を利用したリング状微小管集合体の形成(Fabrication of ring-shaped microtubule assemblies using contact with air)　　　　　　　　　　　　　　　
田村 圭輝, 角五 彰, 黒川 孝幸, 壟 剣萍, 日本細胞生物学会大会講演要旨集, 62回, 140, 140, 2010年05月
(一社)日本細胞生物学会, 英語

Formation of a strong hydrogel-porous solid interface via the double-network principle
Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Wei Wang, Yoshimi Tanaka, Jian Ping Gong, ACTA BIOMATERIALIA, 6, 4, 1353, 1359, 2010年04月
英語

大荷重下におけるDNゲルの保水力評価
渡鍋貴仁, 黒川孝幸, 田中良巳, 古川英光, GONG Jang Ping, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 21st, 2010年

力学的ヒステリシスと膨潤度から見る,DNゲルの破壊挙動
中島祐, 中島祐, YU Qiu Ming, 田中良巳, 田中良巳, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, 古川英光, GONG Jian Ping, LIN Eric, WU Wen-li, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 21st, 2010年

超高強度Double-Networkゲルの創製(XXII):延伸性が高破壊エネルギーに与える影響
YU Qiu Ming, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 中島祐, 古川英光, 田中良巳, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 59, 1 Disk1, 2010年

蛍光プローブによるハイドロゲルのラジカル重合過程の観察
古橋由梨, 中島祐, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, 山田幸司, GONG jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 59, 1 Disk1, 2010年

圧力に対するDNゲルの保水能評価
渡鍋貴仁, 田中良巳, 黒川孝幸, 古川英光, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 44th, 2010年

イオン結合を有した高粘性,自己回復ゲルの創製
黒田慎也, 黒川孝幸, 古川英光, 郁秋明, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 44th, 2010年

共焦点レーザ顕微鏡を用いたハイドロゲル-ガラス界面の3次元イメージング
八島慎太郎, 古川英光, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 角五彰, 角五彰, PING Jian, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 59, 1 Disk1, 2010年

準剛直高分子電解質を用いた配向ハイドロゲルの創製
澤田大輔, 呉子良, 楊薇, 古川英光, 黒川孝幸, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 44th, 2010年

ハイドロゲルの表面摩擦~共焦点レーザ顕微鏡を用いたソフト界面の直接観察~
八島慎太郎, 古川英光, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 角五彰, 角五彰, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 59, 2 Disk1, 2010年

超高強度ゲルの創製XXV]:一軸伸長下におけるDNゲルの内部破壊挙動の考察
中島祐, YU Qiu Ming, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 59, 2 Disk1, 2010年

新規両親媒性ソルバトクロミック蛍光色素の合成とその応用~高分子水溶液の構造変化の観察~
古橋由梨, 中島祐, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, 山田幸司, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 59, 2 Disk1, 2010年

海洋中でのフジツボに対するゲルの付着阻害効果とそのメカニズム
室崎喬之, 野口隆矢, 角五彰, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jiang Pin, 長田義仁, 野方靖行, 松村清隆, 伏谷伸宏, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 58, 2 Disk1, ROMBUNNO.3L2-14, 2009年09月01日
日本語

家兎膝関節骨軟骨欠損における高機能ダブルネットワークゲルを用いたin vivo軟骨自然再生誘導
北村信人, 新垣和伸, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 長田義仁, 安田和則, 日本整形外科学会雑誌, 83, 8, S1195, S1195, 2009年08月25日
(公社)日本整形外科学会, 日本語

摩擦界面の直接観察によるゲルの摩擦メカニズムの解明
太田優子, 古川英光, 武富直之, 富永大輝, 黒川孝幸, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 43rd, 20, 2009年02月03日
日本語

DNゲルの力学物性における水の役割
板垣裕子, 黒川孝幸, 古川英光, 田中良巳, GONG Jian Ping, 勝本之晶, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 20th, 2009年

ハイスループットスクリーニングを目的としたDNゲル合成システムの構築
大井彰, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jiang Ping, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 20th, 2009年

高強度ハイドロゲルのコーティングと固体基板との高強度接着
桜井翔太, 古川英光, 中島祐, 黒川孝幸, 田中良巳, GONG Jian Ping, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 20th, 2009年

ゲル-固体界面の接着~DN構造形成によるゲル-固体界面の高強度接着~
桜井翔太, 王蔚, 黒川孝幸, 古川英光, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 43rd, 2009年

DNゲルの表面摩擦におけるHAの潤滑効果~関節並みの高荷重において~
中野征洋, 黒川孝幸, 古川英光, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 43rd, 2009年

自由成型可能な高強度DNゲルのハイスピード合成
黒田慎也, 黒川孝幸, 古川英光, 田中良巳, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 43rd, 2009年

DNゲルの高強度化メカニズム
大井彰, 中島祐, 黒川孝幸, 古川英光, 田中良巳, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 43rd, 2009年

準剛直高分子電解質の階層的構造形成によるハイドロゲルの機能化-異方性を導入した超延伸性ダブルネットワークゲルの創製
澤田大輔, 古川英光, YANG Weig, WU Ziliang, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 58, 1 Disk1, 2009年

ゲルのハイスループットスクリーニング法の構築
大井彰, 古橋由梨, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jiang Ping, 山田幸司, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 58, 1 Disk1, 2009年

高強度Double-Networkゲルにおける水の役割
黒川孝幸, 板垣裕子, 古川英光, 田中良巳, GONG Jian Ping, 繊維学会予稿集, 64, 1, 2009年

超高強度ゲルの創製(XXI)静・動的光散乱によるDNゲルのダメージゾーンの研究
YU Qiu Ming, 古川英光, 古川英光, 田中良巳, 田中良巳, 中島祐, 黒川孝幸, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 58, 2 Disk1, 2009年

イオン性結合を有した新規高粘性ゲルの創製
黒田慎也, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, 古川英光, YU Qiu Ming, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 58, 2 Disk1, 2009年

ゲルのハイスループットスクリーニング法の構築
大井彰, 古橋由梨, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, 古川英光, GONG Jiang Ping, 山田幸司, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 58, 2 Disk1, 2009年

超高強度Double Networkゲルの力学物性に及ぼす水の影響
板垣裕子, 黒川孝幸, 古川英光, 田中良巳, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 43rd, 2009年

自己修復型イオン結合性ハイドロゲルの創製
黒田慎也, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 58, 1 Disk1, 2009年

構造規則性ハイドロゲルの自己修復機能-秩序・無秩序転移によるsacrificial bondの効果
白倉悠平, 古川英光, 田中良巳, 黒川孝幸, きょう剣萍, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 43rd, 2009年

DNゲルの強度に対する水の効果~FT-IRによるゲル-溶媒間相互作用解析~
板垣裕子, 中島祐, 勝本之晶, 黒川孝幸, 黒川孝幸, 古川英光, 古川英光, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 58, 2 Disk1, 2009年

Ultrathin tough double network hydrogels showing adjustable muscle-like isometric force generation triggered by solvent
Songmiao Liang, Qiu Ming Yu, Haiyan Yin, Zi Liang Wu, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, CHEMICAL COMMUNICATIONS, 2009, 48, 7518, 7520, 2009年
英語

高強度高分子ゲルの摩擦特性 (要素技術特集号) -- (要素技術)
島津 英一郎, 江上 正樹, 黒川 孝幸, NTN technical review, 76, 45, 50, 2008年10月
NTN, 日本語

ゲルの表面摩擦‐摩擦界面の直接観察による基盤の親・疎水性効果の解明
太田優子, 古川英光, 武富直之, 富永大輝, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 57, 2 Disk1, 2I02, 2008年09月09日
日本語

ゲルの表面摩擦におけるHAの潤滑効果 II~関節並みの高荷重において~
中野征洋, 富永大輝, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 57, 2 Disk1, 3J01, 2008年09月09日
日本語

血管内皮細胞の摩擦抵抗低減ゲル　　　　　　　　　　　　　　　
陳 咏梅, 楊 晶晶, 黒川 孝幸, 長田 義仁, きょう 剣萍, 日本バイオレオロジー学会年会抄録集, 31回, 37, 37, 2008年06月
(NPO)日本バイオレオロジー学会, 日本語

血管内皮細胞とゲル間の摩擦挙動―中性ゲル架橋密度の影響
CHEN Yong Mei, 黒川孝幸, 富永大輝, GONG Jian Ping, 田中賢, 山本貞明, 安田和則, 下村政嗣, 長田義仁, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 19th, 27, 28, 2008年01月09日
日本語

超高強度ゲルの創製XVIII]:DNゲルの力学物性に及ぼす水の効果
板垣裕子, 黒川孝幸, 古川英光, 田中良巳, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 57, 1 Disk1, 2008年

超高強度ゲルの創製[XVII]:両網目の協同性
中島祐, 古川英光, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 19th, 2008年

超高強度DNゲルの高強度化条件探索
中島祐, 古川英光, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 42nd, 2008年

ゲル薄膜の破壊
阿部広幸, 田中良巳, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jian Ping, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 19th, 2008年

超高強度ゲルの創製(XX)DNゲルのダメージゾーンの直接観察
YU Qiuming, 田中良巳, 古川英光, 黒川孝幸, GONG Jianping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 57, 2 Disk1, 2008年

超高強度ゲルの創製[XIX]-自由水と結合水が力学物性に与える影響
板垣裕子, 黒川孝幸, 古川英光, 田中良巳, GONG Jian Ping, 勝本之晶, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 57, 2 Disk1, 2008年

自由成型可能な高強度DNゲルのハイスピード合成
黒田慎也, 黒川孝幸, 古川英光, 田中良巳, GONG Jian Ping, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 57, 2 Disk1, 2008年

構造規則性ハイドロゲルの自己修復機能-秩序・無秩序転移によるsacrificial bondの効果
白倉悠平, 古川英光, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jang Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 57, 2 Disk1, 2008年

ゲルの表面摩擦におけるHAの潤滑効果 II~関節並みの高荷重において~
中野征洋, 富永大輝, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jian Ping, レオロジー討論会講演要旨集, 56th, 330, 331, 2008年
日本語

超高強度 Ｄｏｕｂｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ ゲルの創製とその高強度化メカニズム
中島 祐, 田中 良巳, 古川 英光, 黒川 孝幸, 龔 剣萍, KOBUNSHI RONBUNSHU, 65, 12, 707, 715, 2008年
日本語

超高強度 Double Network ゲルの創製とその高強度化メカニズム
中島 祐, 田中 良巳, 古川 英光, 黒川 孝幸, 剣萍, 高分子論文集, 65, 12, 707, 715, 2008年
日本語

血管内皮細胞とゲル間での低摩擦挙動
CHEN Yong Mei, 黒川孝幸, 富永大輝, GONG Jian Ping, 田中賢, 安田和則, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 2 Disk1, 3U06, 2007年09月04日
日本語

ゲル上で培養した血管内皮細胞の表面特性解析
CHEN Y M, 村椿絵美, 田中賢, 黒川孝幸, 富永大輝, GONG J P, 安田和則, 長田義仁, 日本バイオレオロジー学会年会プログラム・抄録集, 30th, 22, 2007年06月06日
日本語

ゲルの表面摩擦におけるヒアルロン酸の潤滑効果
中野征洋, 杜すい, 富永大輝, 黒川孝幸, 古川英光, GONG J.P, 長田義仁, 日本バイオレオロジー学会年会プログラム・抄録集, 30th, 39, 2007年06月06日
日本語

ゲルの表面摩擦[31]ヒアルロン酸の潤滑効果
中野征洋, DU Miao, 富永大輝, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 1 Disk1, 1PG093, 2007年05月10日
日本語

内皮細胞の表面糖衣の摩擦低減効果
CHEN Yong Mei, 黒川孝幸, 富永大輝, GONG Jian Ping, 田中賢, 安田和則, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 1 Disk1, 3PD178, 2007年05月10日
日本語

ゲルの表面摩擦[30]流体潤滑膜形成メカニズム
武富直之, 富永大輝, 黒川孝幸, DU Miao, 古川英光, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 1 Disk1, 1PH092, 2007年05月10日
日本語

20pPSA-43 高強度ソフト&ウェットマター(1) : DN化によるゲル-ゲル界面の接着(領域12ポスターセッション,領域12,ソフトマター物理,化学物理,生物物理)
斉藤 潤二, 古川 英光, 田中 良巳, 桑原 力丸, 黒川 孝幸, 襲 剣萍, 長田 義仁, 日本物理学会講演概要集, 62, 1, 366, 366, 2007年02月28日
一般社団法人日本物理学会, 日本語

20pPSA-44 高強度ソフト&ウェットマター(2) : DNゲルのNecking現象(領域12ポスターセッション,領域12,ソフトマター物理,化学物理,生物物理)
川内 保範, 田中 良巳, 古川 英光, 岡嶋 孝治, 羅 亮皓, 黒川 孝幸, 襲 剣萍, 長田 義仁, 日本物理学会講演概要集, 62, 1, 366, 366, 2007年02月28日
一般社団法人日本物理学会, 日本語

20aRE-7 高強度ソフト&ウェットマター(3) : DNゲルの絡み合い効果(ゲル,領域12,ソフトマター物理,化学物理,生物物理)
古川 英光, 黄 梅, 中島 祐, 田中 良巳, 黒川 孝幸, 襲 剣萍, 長田 義仁, 日本物理学会講演概要集, 62, 1, 346, 346, 2007年02月28日
一般社団法人日本物理学会, 日本語

ゲルの表面摩擦における潤滑層形成メカニズム
武富直之, 富永大輝, 黒川孝幸, 杜びょう, 古川英光, きょう剣萍, 長田義仁, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 41st, 25, 2007年02月06日
日本語

ゲル-固体界面の接着[I]~DN構造形成によるゲル-固体界面の高強度接着
WANG Wei, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 2 Disk1, 2007年

超高強度ゲルの創製[XV]DNゲルのNecking現象と破壊メカニズム
川内保範, 田中良巳, 古川英光, 岡嶋孝治, NA Yang-ho, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 1 Disk1, 2007年

DNゲルのハイスループットスクリーニング法の構築
大井彰, 黒川孝幸, 古川英光, きょう剣萍, きょう剣萍, 長田義仁, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 41st, 2007年

軟骨に匹敵する高強度・低摩擦ゲルの大荷重下での摩擦・潤滑挙動
黒川孝幸, 古川英光, GONG J.P., 長田義仁, 日本バイオレオロジー学会年会プログラム・抄録集, 30th, 2007年

ダブルネットワーク構造形成によるゲル-ゲル界面の接着
斉藤潤二, 桑原力丸, 田中良巳, 黒川孝幸, 古川英光, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 1 Disk1, 2007年

超高強度ゲルの創製[XVI]:Truly Independent Double Network gelと不均一構造との関係性
中島祐, 川内保範, 古川英光, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 2 Disk1, 2007年

Double Network構造形成によるゲル-ゲル界面の強力接着
古川英光, 斉藤潤二, 桑原力丸, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 田中良巳, 長田義仁, ポリマー材料フォーラム講演予稿集, 16th, 2007年

疎密構造の制御によるDouble Networkゲルの高強度化
中島祐, 川内保範, 古川英光, 田中良巳, 黒川孝幸, きょう剣萍, きょう剣萍, 長田義仁, 高分子学会北海道支部研究発表会講演要旨集, 41st, 2007年

軟骨に匹敵する高強度・低摩擦ゲルの大荷重下での摩擦・潤滑挙動
黒川孝幸, 古川英光, きょう剣萍, 長田義仁, ポリマー材料フォーラム講演予稿集, 16th, 2007年

超高強度ゲルの創製[XIV]:疎密構造が誘起するDNゲルのNecking現象
中島祐, 古川英光, 川内保範, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 56, 1 Disk1, 2007年

ゲルの表面摩擦[28]―ゲルの摩擦に及ぼす界面活性剤の効果―
鎌田晃輔, 富永大輝, 黒川孝幸, 多田朋弘, 古川英光, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 55, 2 Disk1, 2PA061, 2006年09月05日
日本語

血管内皮細胞の表面摩擦とglycocalyxによる摩擦低減効果
CHEN Yong Mei, 黒川孝幸, 富永大輝, GONG Jian Ping, 安田和則, 長田義仁, コロイドおよび界面化学討論会講演要旨集, 59th, 238, 2006年08月30日
日本語

血管内皮細胞の表面摩擦とglycocalyxによる摩擦低減効果
CHEN Yong Mei, 富永大輝, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 55, 1 Disk1, 3H01, 2006年05月10日
日本語

超高強度ゲルの創製[XII]制御されたvoid構造の効果
中島祐, 古川英光, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 55, 2 Disk1, 2006年

超高強度ゲルの創製[XIII]Double NetworkゲルのNecking現象
川内保範, NA Yang-Ho, 桑原力丸, 古川英光, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 55, 2 Disk1, 2006年

ゲルの表面摩擦における潤滑膜形成
武富直之, 富永大輝, 黒川孝幸, 杜みょう, 古川英光, GONG J.P, 長田義仁, バイオトライボロジシンポジウム, 26th, 12, 2006年
日本語

ゲルの表面摩擦に及ぼす界面活性剤の効果
鎌田晃輔, 富永大輝, 黒川孝幸, 多田朋弘, 古川英光, GONG J.P, 長田義仁, バイオトライボロジシンポジウム, 26th, 13, 2006年
日本語

ゲルの表面摩擦[26]‐ゲルの摩擦に及ぼす界面活性剤の効果‐
鎌田晃輔, 富永大輝, 黒川孝幸, 多田朋弘, 古川英光, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 54, 2 Disk1, 1T03, 2005年09月05日
日本語

超高強度ゲルの創製[XI]Double Networkゲルにおける1st Networkの不均一構造制御と高強度化
川内保範, 桑原力丸, 古川英光, NA Yang-Ho, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 54, 2 Disk1, 2005年

超高強度ゲルの不均一構造と高強度化メカニズム
NA Y-H, 桑原力丸, 黒川孝幸, 田中良巳, 古川英光, 柴山充弘, GONG J P, 長田義仁, 高分子ゲル研究討論会講演要旨集, 16th, 2005年

超高強度ゲルの創製(IX)-Double Networkゲルの高強度発現メカニズムと1^stnetworkの構造不均一性-
桑原力丸, 古川英光, NA Yang-Ho, 川内保範, 田中良巳, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, GONG Jian Ping, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 54, 1 Disk1, 2005年

超高強度ゲルの創製(VII)ゲルの不均一構造と高強度化メカニズム
NA Y-H, 黒川孝幸, 附柴裕之, 田中良巳, 古川英光, 柴山充弘, GONG J P, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 53, 2 Disk1, 2004年

ゲルの表面摩擦特性[24]-溶媒粘性による網目運動制御-
黒川孝幸, 古川英光, GONG J P, 長田義仁, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 53, 2 Disk1, 2004年

ソフト&ウエットマターの界面運動から探る生体運動の秘密(ソフトマターの物理学2003-普遍性と多様性-,研究会報告)
〓 剣萍, 加々田 剛, 黒川 孝幸, 長田 義仁, 物性研究, 81, 2, 198, 199, 2003年11月20日
この論文は国立情報学研究所の電子図書館事業により電子化されました。, 物性研究刊行会, 日本語

ゲルの表面摩擦特性 [21]‐静止摩擦に及ぼす表面緩和の効果‐
富永大輝, 加々田剛, 黒川孝幸, GONG J P, 長田義仁, 高分子学会予稿集, 52, 9, 1913, 1914, 2003年09月10日
日本語

Double-network hydrogels with extremely high mechanical strength
JP Gong, Y Katsuyama, T Kurokawa, Y Osada, ADVANCED MATERIALS, 15, 14, 1155, +, 2003年07月
英語

ゲルの表面摩擦特性 XVII-動的粘弾性測定によるゲル表面摩擦挙動の評価-
富永大輝, 黒川孝幸, 加々田剛, GONG J P, 長田義仁, 高分子学会予稿集, 52, 3, 525, 2003年05月08日
日本語

Substrate effect on topographical, elastic, and frictional properties of hydrogels
T Kurokawa, JP Gong, Y Osada, MACROMOLECULES, 35, 21, 8161, 8166, 2002年10月
英語

Inhibitory effects of hydrogels on the adhesion, germination, and development of zoospores originating from Laminaria angustata
Y Katsuyama, T Kurokawa, T Kaneko, JP Gong, Y Osada, N Yotsukura, T Motomura, MACROMOLECULAR BIOSCIENCE, 2, 4, 163, 169, 2002年05月
英語

Effect of surface roughness of hydrophobic substrate on heterogeneous polymerization of hydrogels
M Peng, T Kurokawa, JP Gong, Y Osada, Q Zheng, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 106, 12, 3073, 3081, 2002年03月
英語

超低摩擦材料としての表面
黒川 孝幸, 〓 剣萍, 長田 義仁, オレオサイエンス = / Japan oil chemists' society, 1, 9, 929, 934, 2001年09月01日
日本油化学会, 日本語

Synthesis of hydrogels with extremely low surface friction
JP Gong, T Kurokawa, T Narita, G Kagata, Y Osada, G Nishimura, M Kinjo, JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 123, 23, 5582, 5583, 2001年06月
英語

超低摩擦材料としてのゲル表面
黒川 孝幸, 〓 剣萍, 長田 義仁, Oleoscience, 1, 9, 929, 934,926, 2001年
生物運動の特徴のひとつは, しなやかにそして滑らかに動くことにある。驚くべきことに, これらの摩擦は摩擦係数が大きいはずのすべり摩擦であるにもかかわらず, 大変小さく, 且つその機能を生涯にわたって維持し続けられることである。もしこの秘密を解き明かすことができれば, 生物のように滑らかに動く運動素子を設計できるかもしれない。生体組織の超低摩擦特性を解き明かすには, それと似た構造を持つゲルの特性を系統的に研究することが最も近道となる。ゲルの摩擦力は固体のそれに比べると異常なまでに小さく, 固体の1/100から1/1000といった大きさであり, その振る舞いは固体の場合と本質的に異なっている。, Japan Oil Chemists' Society, 日本語

トコトンやさしいバイオミメティクスの本 (今日からモノ知りシリーズ)
下村 政嗣, 高分子学会バイオミメティクス研究会, 滑らかに動く関節の構造
日刊工業新聞社, 2016年03月25日, 4526075272, 160, 日本語, ［分担執筆］

生物模倣技術と新材料･新製品開発への応用　　　　　　　　　　　　　　　
岡崎 春香, 中島 祐, 黒川 孝幸, グン 剣萍, 第6章第1節 生体のもつ精緻な階層構造を模倣したゲルの作成とその人工軟骨、再生医療への応用
技術情報協会, 2014年07月, ［分担執筆］

IGI Global　　　　　　　　　　　　　　　
Md. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Chapter 4. Tough Bacterial Nanocellulose Hydrogels Based on the Double-Network Technique
CRC Press, 2012年12月, ［分担執筆］

Technological Advancements in Biomedicine for Healthcare Applications　　　　　　　　　　　　　　　
Jing Jing Yang, Jian Fang Liu, Takayuki Kurokawa, Nobuto Kitamura, Kazunori Yasuda, Jian Ping Gong
IGI Global, 2012年10月, ［分担執筆］

In-situ Evaluation of the Polymer Concentration Distribution of Polyelectrolyte Hydrogels by Microelectrode Technique　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
LeNet International Symposium Low Entropy Soft Matter, 2025年02月14日, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］, ［国際会議］

Bio-Inspired Strategies for Enhancing Underwater Adhesion: Lessons from Aquatic Organisms　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
36th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2023), 2023年11月17日, 口頭発表（招待・特別）
2023年11月14日 - 2023年11月17日, ［招待講演］

生物に近い材料「ハイドロゲル」の活用　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
超異分野学会 北海道フォーラム2022, 2022年11月26日
札幌市

低エネルギーで実現する海上農園　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
マリンテックグランプリ2022, 2022年10月01日
東京都

高分子ゲルの表面摩擦　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
高分子学会高分子表面研究会, 2021年11月02日

ハイドロゲル表面摩擦のダイナミクス　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
第10回 CSJ化学フェスタ, 2020年10月21日

高分子ゲル研究のチュートリアル　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
第69回高分子討論会, 2020年09月16日

高分子ゲルの摩擦　　　　　　　　　　　　　　　
黒川 孝幸
第69回高分子学会年次大会, 2020年05月27日

ドナン電位測定による電解質ゲルの活量評価　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
日本分析化学会第６８年会, 2019年09月12日

高分子ゲルの摩擦挙動に影響をおよぼす階層的要因　　　　　　　　　　　　　　　
34th Summer University in Hokkaido＆北海道高分子若手研究会, 2019年08月23日

Activity Measurement of Polyelectrolyte in Hydrogels by Microelectrode Technique　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC Yangon 2019), 2019年08月07日

Effect of Inhomogeneous Compliance induced by Fiber Orientation in Polyampholyte Hydrogel on Adhesion in Water　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
INTERNATIONAL CONGRESS ON PURE & APPLIED CHEMISTRY (ICPAC) 2018
2018年10月30日 - 2018年11月02日

Microelectrode technique for measuring electric potential of polyelectrolyte hydrogels　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
MIRAI Scientific Session – MATERIALS SCIENCE
2018年10月11日 - 2018年10月11日

Effect of Anisotropic compliance on Adhesion in Water　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
First International Conference on 4D Materials and Systems (M01 Gel Symposium 2018)
2018年08月26日 - 2018年08月30日

生物に学ぶ水中吸着の工夫　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
九州地区高分子若手研究会・夏の講演会, 2018年06月29日

Effect of Fibrous Skeleton in Polyampholyte Hydrogel on Adhesion in Water　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
MIRAI Materials Science Workshop 2018 Spring
2018年05月14日 - 2018年05月16日

Effect of Fibrous Skeleton in Polyampholyte Hydrogel on Adhesion in Water　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
2018 Meeting of the Adhesion Society & WCARP 6, 2018年02月28日

ネットワーク形成制御によるゲル材料特性の自在制御　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
第30回アイオノマーシンポジウム in 千葉, 2017年11月24日

ハイドロゲルの潤滑におけるリンクル表面形状の効果　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
第65回レオロジー討論会, 2017年10月19日

Effect of Fibrous Skeleton in Polyampholyte Hydrogel on Adhesion in Water　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
IPC2016 (The 11th SPSJ International Polymer Conference), 2016年12月15日

Effect of Fibrous Skeleton at Clingfish Suction Pad　　　　　　　　　　　　　　　
Takayuki Kurokawa
5th Nagoya Biomimetics International Symposium (NaBIS), 2016年10月21日

ハイドロゲルの表面摩擦に及ぼす静電相互作用の効果　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
第67回コロイドおよび界面化学討論会, 2016年09月24日

水棲生物に学ぶ粘着表面設計　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
日本化学会 第96春季年会（2016）, 2016年03月26日

ウバウオ吸盤に見られる繊維構造の吸着に及ぼす効果　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
知の協奏を目指すソフトおよびナノマテリアル研究会2016
2016年01月09日 - 2016年01月11日

ツイーターイオンゲルのpHによる摩擦制御　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
知の協奏を目指すソフトおよびナノマテリアル研究会2016
2016年01月09日 - 2016年01月11日

ハイドロゲルの表面摩擦特性　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
第64回高分子学会年次大会, 2015年05月28日
［招待講演］

自己修復する高靱性ゲル　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
第4回CSJ化学フェスタ, 2014年10月14日

再生医療に応用可能な機能性ゲルの創製　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
大阪工研協会 第93回ニューフロンティア材料部会例会, 2014年07月29日, 口頭発表（基調）

水系ラジカル共重合による強靱な自己修復ゲルの力学物性　　　　　　　　　　　　　　　
黒川孝幸
日本ゴム協会2014年年次大会, 2014年05月21日

生物系の電解質論　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2025年10月 - 現在, 学部専門科目

科学・技術の世界「はじめての生命科学」　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
現在, 学部教養科目

ソフトマター科学特論(生物規範工学)　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
現在, 大学院専門科目

生体高分子学実験Ⅰ　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
現在, 学部専門科目

高分子機能学基礎実験　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
現在, 学部専門科目

レオロジー　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2024年11月, 学部専門科目

生物系の溶液論　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学
2024年07月, 学部専門科目

2025年03月 - 現在
日本海水学会　　　　　　　　　　　　　　　

現在
高分子学会　　　　　　　　　　　　　　　

現在
日本MRS　　　　　　　　　　　　　　　

現在
日本レオロジー学会　　　　　　　　　　　　　　　

現在
高分子ゲル研究会　　　　　　　　　　　　　　　

現在
日本分析化学会　　　　　　　　　　　　　　　

2023年12月
日本機械学会　　　　　　　　　　　　　　　

2023年12月
繊維学会　　　　　　　　　　　　　　　

高機能ゲルによるゲノム制御：がん幹細胞リプログラミングの空間情報解析と治療薬開発
科学研究費助成事業
2024年04月01日 - 2029年03月31日
田中 伸哉, 津田 真寿美, 黒川 孝幸, 丸山 玲緒, 加藤 達哉
日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 24H00037

消化器内視鏡治療技術におけるアルギン酸ハイドロゲルの応用
科学研究費助成事業
2023年04月01日 - 2026年03月31日
山本 桂子, 黒川 孝幸, 渡邊 祐介
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 23K07346

がん幹細胞誘導ゲルならびに専用培養ディッシュの事業化検討　　　　　　　　　　　　　　　
2024年度HSFC GAPファンド STEP1
2024年10月 - 2025年09月
HSFC 北海道未来創造スタートアップ 育成相互支援ネットワーク, 研究代表者

ゲル化されたMSC由来エクソソームの内視鏡的粘膜下層剥離術後食道狭窄に対する効果
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
2022年04月01日 - 2025年03月31日
小野 尚子, 大西 俊介, 黒川 孝幸, 大野 正芳
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 22K08001

高機能ゲルによるがん幹細胞リプログラミングと治療薬開発基盤の創出
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
2019年04月01日 - 2024年03月31日
田中 伸哉, 津田 真寿美, 高阪 真路, 黒川 孝幸, 前仲 勝実
（研究の骨格）本研究は、研究代表者が高機能ポリマーハイドロゲルを用いることで、極めて短時間にがん細胞のリプログラミングを誘導して、がん幹細胞を同定する方法を見出したことにはじまる。これは従来のがん幹細胞分離同定法とは異なり、がんの種類を問わず24時間以内にがん幹細胞を同定することができる画期的な方法であり、本研究では、この高機能ゲルのどのような物理学的因子ががん細胞の遺伝子発現変化を短時間で誘導するのかについて検討し、高機能ゲルを基盤としたがん幹細胞診断法を開発し、さらにがん幹細胞標的治療薬を大規模スクリーニングにより創出するものである。
（具体的な実績）申請書においてR2年度は２つの目標を設定した。1番目は「がん細胞リプログラミングを誘導する物理的因子の解明と臓器別人工がん幹細胞ニッシェの開発」である。研究代表者らは高機能ゲルの中でも、ダブルネットワークゲル（DNゲル）の構成成分であるpoly-2-acrylamido- 2-methylpropanesulfonic acid (PAMPS) ゲルに着目し、弾性率や荷電状態を変化させることで最も効率的にがん幹細胞性を誘導させ得る条件を明らかにした（論文作成中）。また、２つ目の目標である「高機能ゲルによるエピジェネティカルなゲノム制御機構（メカノメモリー）の探索」は、poly N-(carboxymethl)-N, N-dimethyl-2-(methacryloyloxy) ethanaminium (PCDME)ゲル上で培養したがん細胞を通常培養皿に移して一定時間培養すると幹細胞性が亢進したことから、PCDMEゲルによるがん細胞のリプログラミングの過程でエピゲノムの変化が誘導されることが明らかとなった。
日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 19H01171

ソフトフォトニッククリスタルの創製
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
2017年06月30日 - 2022年03月31日
グン 剣萍, 黒川 孝幸, 野々山 貴行
１．レーザー刻印による自在な構造色応答を示すラメラゲル
脂質二分子膜と高分子ネットワークが交互に積層されたラメラゲルは、構造色を示し指圧程度の弱い力で膜間隔が変化し構造色が連続的に変化するソフトクリスタルである。このゲルに高強度レーザーでパターンを刻印すると膜が破壊され、そこへ高分子ネットワークと反応する物質を拡散させることで、局所的に高分子を改質することができる。この改質された高分子ネットワークは元のものと比べて、膨潤度が異なるため、レーザー刻印に沿った構造色の変化が観察され、ゲル材料全体を目的の形状に変形することができ、構造色ゲルのさらなる多機能化の技術として期待できる。
２．高温で１０００倍以上弾性率がジャンプする相分離ゲル
一般的な高分子は低温で硬いガラス状態、高温で柔らかいゴム状態をとる。この性質とは逆の昇温過程におけるゴム－ガラス転移を示すゲルを初めて合成した。このゲルは、スピノ－ダル分解型の相分離を示し、ある温度以上では高分子濃厚相と希薄相に分離する。これまでの相分離ゲルは、強い相分離を達成できず、濃厚相は依然としてゴム状態であり弾性率の向上も大きくはなかった。本ゲルは、好熱菌のタンパク質が高温でも変性せずに構造を安定化させている機構を導入した。具体的には静電相互作用が疎水環境で増強されることを利用し、相分離後の高分子濃厚相（低含水率）にイオン結合が取り込まれることで、高分子間の相互作用が急激に上昇し、ガラス状態へ達する。その結果、弾性率が瞬時に３桁以上ジャンプする。この性質を利用して、事故の際に発生する摩擦熱を利用して硬くなるリアクティブプロテクターを試作し、優れた耐摩擦性を示した。
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 17H06376

犠牲結合原理が導く戦略：金属を凌駕するソフト・ハード複合強靭材料の創製と機能開拓
科学研究費助成事業 基盤研究(S)
2017年05月31日 - 2022年03月31日
グン 剣萍, 黒川 孝幸, 野々山 貴行, キング ダニエル, 中島 祐
本年度は主に、ハードマター相の犠牲結合が複合材料の強靭化に及ぼす効果を解明した。最初に、mmスケールの多様な二次元長方格子（犠牲結合）を設計し、高性能3Dプリンターによって作製した。次いで、高靱性の柔らかい材料をマトリックス相として格子と複合させ、巨視的なスケールでのダブルネットワーク複合体を創製した。二次元格子の骨格の太さを制御した実験より、引張試験における多段階の格子の破断（すなわち犠牲結合原理の発現）は、二次元格子の強度がマトリックスの強度を上回った場合に生じることが分かった。また格子の節の数を制御した実験より、節の数を増やすほど引張試験時における格子の破断イベント数が増えるために材料が強靭となるが、強靭性はある一定の値で頭打ちになることが分かった。さらに多様な材質による二次元格子を検討した結果、どのような材質を用いても複合材料は強靭になったことから、格子の化学的性質（例えば表面の接着性）は強靭化に大きな影響を及ぼさず、格子とマトリックスの力学物性の関係性が強靭化度合の決定の主要因であることが明らかとなった。
次いで、多様な二次元・三次元格子を設計し、格子のポアソン比を変化させた複合材料を創製した。骨格として、具体的には負のポアソン比を持つオーセチック構造や、正のポアソン比を持つハニカム構造などを用いた。引張試験結果より、複合材料の強度は格子とマトリックスのポアソン比のミスマッチが大きいほど高くなることが示唆された。偏光顕微鏡観察の結果、本現象は、複合材料の変形時、ポアソン比のミスマッチによりマトリックスが局所的に（巨視的な変形よりも）極めて大きく変形することによって引き起こされていることが示唆された。また、ポアソン比のミスマッチによりマトリックスが（通常では起こりえない）体積変形を強いられることも原因の１つではないかと考えられ、現在検証を進めている。
日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 17H06144

ソフトマター工学を利用した”見える”粒子塞栓物質の開発
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
2017年04月01日 - 2020年03月31日
長内 俊也, 中山 若樹, 黒川 孝幸, 数又 研, 鐙谷 武雄, 寳金 清博
この研究では、X線の可視性を備えたDNゲルの開発に成功した。DNゲルを基本材料として使用し、タンタル（Ta）粉末を使用して、2段階の懸濁ラジカル重合によりDN粒子を調製しました。さらに、ラットの頸動脈塞栓モデルを使用して、生体内研究で材料のX線CTの可視性を評価した。Ta粉末と混合することにより、CT可視性を持つDNゲル粒子を開発した。この塞栓物質は、X線CTスキャンで見ることができ、生体内で使用しても安全です。また、血管内に長期間留まるため、エンボスフィアよりも効果が期待されます。したがって、開発された材料は、X線CTの可視性を持つ有望なDN粒子塞栓材料です。
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 17K10814

犠牲結合原理が導く戦略：金属を凌駕するソフト・ハード複合強靭材料の創製
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
2017年04月01日 - 2018年03月31日
グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐, 野々山 貴行, キング ダニエル
本研究では、高靭性ゲルの力学挙動（引張試験で見られる降伏現象、弾性率の低下を伴うヒステリシス現象、および引裂試験で見られる亀裂周辺の降伏領域(内部破壊領域)の形成）の三つの特徴を評価することによって、ゲルの靭性及びその高靭性化機構を解明することを目的とした。研究機関内には、ポリアンフォライトゲル/グラスファイバー織物の複合体について、様々な幅のサンプルを作製して引裂試験を行い、破壊エネルギーと降伏領域の関係を見積もった。サンプルの幅が降伏領域のサイズ（~cm）より小さい場合、複合体の破壊エネルギーはサンプルの幅と正の相関があった。一方、サンプルの幅が降伏領域より大きい場合、複合体の破壊エネルギーはサンプルの幅に依存しなかった。これは、本複合体の異常に高い破壊エネルギーが、亀裂近傍の降伏領域形成によるエネルギー散逸によることを強く示唆する結果である。また、破壊されたサンプルを走査型電子顕微鏡で観察した結果、繊維近傍におけるゲル層の破壊が確認された。ここから、本複合体の変形時には、ゲル-繊維間の応力伝達により、ゲル層の変形と破壊によるエネルギー散逸が高効率で発生し、それが本複合体を高効率にタフ化していることが示唆された。
日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 17H01222

多機能ゲルによる関節軟骨自然再生誘導法の最適化に関わる機序の解明と制御
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
2015年04月01日 - 2018年03月31日
北村 信人, グン 剣萍, 津田 真寿美, 黒川 孝幸, 仙葉 愼吾
軟骨基質高分子であるコンドロイチン硫酸（CS）、ヒアルロン酸（HA）を複合化したCS-DNゲル、HA-DNゲルを皮下および筋肉内に埋植し、その生体内劣化と組織適合性について検討した。埋植前の圧縮力学試験では、HA-DNゲルは破断強度7.90MPa、弾性率0.72MPaと従来のDNゲルより高い値を示し、CS-DNゲルの力学特性（破断強度2.47MPa、弾性率0.35MPa）より有意に高い値を示した（p<0.0001）。家兎10羽を用いた皮下埋植試験では、HA-DNゲルの力学特性は術後6週で有意に低下した（p<0.0001）。一方のCS-DNゲルは皮下埋植により力学特性の有意な変化は認めなかった。別の家兎21羽を用いた筋肉内埋植による生体内適合試験では、HA-DNゲルはほとんど炎症を生じなかったのに対し、CS-DNゲルは術後1週で陰性対照およびHA-DNゲルに対し有意に高い炎症を示した（p<0.0001、ｐ＝0.0043）。術後4週以降の炎症は陰性対照と同等となった。これらのDNゲル上でATDC5細胞を培養したところ、軟骨分化誘導因子（インスリン）の添加なしに、培養3日で2型コラーゲン、アグリカンの有意な発現上昇が認められた。これらの結果から、HA-DNゲル、CS-DNゲルは優れた生体適合性とともに軟骨分化誘導能を有することが明らかとなった。さらにこれら新規DNゲル上でATDC5細胞を培養しゲルが誘導する軟骨分化過程の細胞代謝を解析した。軟骨分化マーカーは培養早期より発現亢進が認められたが、ヒアルロン酸合成酵素やアポトーシス関連遺伝子には一定の挙動認められなかった。LC3、beclin1は培養12～24時間で対照に比べ高い発現を示し分化過程初期にオートファジー制御が関与していることが示唆された。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 15H03014

エラストグラフィの特性と安全性評価のための長期安定高粘性ゲルファントムの開発
科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
2014年04月01日 - 2017年03月31日
菅 幹生, 黒川 孝幸
臨床において非侵襲的に生体組織の粘弾性を評価するために，エラストグラフィが利用されている．エラストグラフィの定量性や再現性を評価したり，異なるシステム間で粘弾性パラメータを比較したりするためには，粘弾性が既知なファントムが必要である．これまでのファントムには生体と比較して粘性が低い問題がある．本研究では，生体組織を模擬した経時的安定性を有するファントムを開発することを目的とした．高粘性を達成するために溶媒にグリセリンを付加するなどの薬品配合量や作成法の最適化を行った，本研究では，生体組織を模擬したファントムの作成に成功すると共に，経時的安定性を有することを確認できた．
日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 千葉大学, 26670299

生物規範界面デザイン
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
2012年06月28日 - 2017年03月31日
大園 拓哉, 野方 靖行, 平井 悠司, 黒川 孝幸, 小林 元康, 室崎 喬之, グン チェンピン, 吉田 亮, 北畑 裕之, 鈴木 航佑, 海道 昌孝, 山口 智彦
工学部材界面の特性に関係する、生物における摩擦や抵抗の制御機構、付着機構等を「構造」、「動き」、「制御」の観点で科学的な理解を試みるとともに、そこから抽出した機能要素を基に、新しい工学的な機能材料デザインの提案を試みた。その結果、ウバウオの吸着特性、マダラシミの凹凸表面の摩擦特性、フジツボ幼生の吸着特性などが明らかとなり、表面の凹凸構造や化学特性と機能の相関が理解され、その応用例として摩擦力を大きく変化できる可変凹凸表面デザインを提示した。
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 24120003

環境変化に適応可能なコンブ株の作出とバイオフレーバーを活用した種苗育成方法の開発
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
2013年04月01日 - 2016年03月31日
四ツ倉 典滋, 星野 洋一郎, 黒川 孝幸, 川井 唯史
北海道産のコンブ産業6種について、配偶体の無菌保存株を作出し、選抜と交配により貧栄養条件下や高水温条件下で育てた8株について遊走子を単離・育成することができた。また、コンブ遊走子種苗の着生媒体としてセルロースを選定し、野外において種苗の散布実験を行ったところ、半年後調査において種苗由来と考えられる個体の生育が確認された。一方、コンブ葉体から抽出したバイオフレーバーの担持基材として、アルギン酸ナトリウムゲルを選定し、屋内実験において香気成分がウニの誘因にはたらくことを確かめた。野外においても香気成分を含ませた基材を用いて多数のウニが捕獲できたことから、種苗の育成に向けての活用が期待される。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 25292116

「犠牲結合原理」の普遍性の証明と多様な犠牲結合による高靭性・高機能ゲルの創製
科学研究費補助金(基盤研究(S))
2012年 - 2016年
グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐
我々は、高延伸ゲルに脆い結合（犠牲結合）を導入すると、変形時、亀裂進展に先立ってこのような結合が広範囲に亘って破壊されるため、破壊に要するエネルギーが増大することを提唱している。本研究の目的は、多種多様な犠牲結合をデザインし、それらをゲルに導入することにより、ゲルの破壊靱性を劇的に向上させ、さらにそれに伴う新たな機能を付与することである。(1) 中性網目による犠牲結合中性ゲルに強電解質高分子またはミセルを添加することで膨潤度を増大させ、その内部で別の中性ゲル網目を合成することにより、前者を犠牲結合とする強靭な２重網目ゲル（St-DNゲル）を合成した。本方法はいかなる化学種の高分子にも適用可能であるため、多様な化学種、機能を持つSt-DNゲルが合成可能である。現在、生体適合性高分子と天然高分子からなるSt-DNゲルの医療材料としての応用研究を行っている。(2)ゲル微粒子による犠牲結合強電解質ゲル微粒子存在下で中性ゲルを合成することにより、ゲル微粒子を犠牲結合とする高靱性ゲル（MR-DNゲル）の合成を行った。本ゲルは極めて強靭であること、その強度は加えた微粒子の濃度にほぼ比例して増大すること、また自由成型性を持つことが示された。本ゲルの破壊時には、延伸に伴ってゲル微粒子がスピンドル状に変形、崩壊していく様子が観察された。応用として、MR-DNゲル薄膜を１ステップで固体にコーティングする方法を確立した。本ゲルは低免疫反応性や海洋生物付着阻害効果を持つことから、生体適合性や生物付着阻害効果を付与する塗料としての応用が期待される。さらにMR-DNゲル重合時に局所的に電場・磁場を加えることで、ゲル内部における微粒子の分布制御に成功した。本ゲルは高靱性に加え、微粒子の配置や外部刺激に応じた多種多様な形態変化（らせん状、筒状等）が観察されており、高強度ゲル運動素子としての応用が期待される。
文部科学省, 基盤研究(S), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 24225006

「犠牲結合原理」の普遍性の証明と多様な犠牲結合による高靭性ゲルの創製
科学研究費補助金(基盤研究(A))
2012年 - 2014年
グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐
本研究では、高靭性ゲルの力学挙動(引張試験で見られる降伏現象、弾性率の低下を伴うヒステリシス現象、および引裂試験で見られる亀裂周辺の降伏領域(内部破壊領域)の形成)の三つの特徴を評価することによって、ゲルの靭性及びその高靭性化機構を解明することを目的とする。具体的には、多様な犠牲結合構造を導入したゲルに対して、引張試験で降伏応力、ヒステリシス面積および変形前後の弾性率の変化、引裂試験で破壊エネルギーを測定し、ゲルに導入した犠牲結合の密度との関係を定量化した。さらに、引裂試験時における亀裂周辺の降伏領域の厚さをレーザー顕微鏡で測定し、破壊された犠牲結合と破壊エネルギーとの相関を調べた。
文部科学省, 基盤研究(A), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 24245042

ＤＮゲルを用いた関節軟骨自然再生誘導を制御する物理・生物学的因子の解明と応用
科学研究費補助金(基盤研究(B))
2012年 - 2014年
北村 信人, 安田 和則, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 近藤 英司
最先端ゲル創成技術を用いて薄い膜型PAMPS/PDMAAm DNゲルシートを開発し、最も薄いもので0.5mmの厚さのDNゲルシートの作成が可能となった。この技術により、厚さ0.5mm、1.0mm、5.0mmのDNゲルシートを作成し埋植用に直径4.5mmのインプラントを作成した。1.0mm以下の膜型DNゲルインプラントを安定的に関節内に移植するため5.0ナイロン糸を用いた圧着型移植法を開発した。これらの膜型DNゲルインプラントと手術技術を用いてその有効性について動物実験を行なった。実験には日本白色家兎38羽を使用した。30羽を無作為に先に述べた3種類の厚さのDNゲルをそれぞれ移植した群と何も移植をしないコントロール群の4群に分け、さらにそれぞれの群において関節面からの残存空隙が2.0、3.0、4.0mmの亜群に分けた。術後4週で安楽死させ組織学的に評価した。残りの8羽はリアルタイムPCRによる分子生物学的評価に用いた。肉眼的には深さ2.0mmの亜群において、DNゲルを移植した群ではコントロール群においてWayne scoreは有意に高かった(ゲル厚さ0.5mm : p=0.0016, 1.0mm : p<0.0001, 5.0mm : p<0.0001)。組織学的には深さ2.0mmの亜群において、DNゲルを移植した群ではコントロール群においてWayne scoreは有意に高く(ゲル厚さ0.5mm : p=0.0008, 1.0mm : P<0.0001, 5.0mm : P=0.0004)、深さ3.0mmの亜群においてもゲル厚さ1.0mmと5.0mmの群ではコントロール群より有意に高いスコアを示した(1.0mm : p=0.0063, 5.0mm : p=0.0046)。リアルタイムPCRによる軟骨マーカー遺伝子(2型コラーゲン、アグリカン、Sox9)の解析では、ゲル厚さ1.0mmと5.0mmの群ではコントロール群より有意に高い発現(1.0mm : p=0.0059, 5.0mm : p=0.0411)を示したが0.5mmの群では有意差を認めなかった。この結果により、DNゲルは厚さに関係なく軟骨再生誘導能をin vivoで有していることが明らかとなったが0.5mmの厚さではその誘導能が減弱するため1.0mm程度が限界と考えられた。本研究が示した薄いインプラント材料の開発はDNゲルによる軟骨再生法の臨床応用への可能性を前進させた。
文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 24300169

多機能ゲルが誘導する軟骨自然再生における間葉系細胞内情報伝達機構の解明
科学研究費補助金(基盤研究(A))
2011年 - 2013年
安田 和則, 田中 伸哉, 大橋 俊朗, 北村 信人, 黒川 孝幸, 近江谷 克裕
①ATDC5細胞のインシュリンによる軟骨分化過程において、Caチャンネル阻害剤はATP振動を抑制した。１細胞レベルで2色発光モニタリングでは、軟骨分化過程ではCa振動が先に誘導され、その後同周期のATP振動が誘導された。PAMPSゲル上でATDC5細胞を培養すると、インシュリン存在下と同じ周期のATP振動が発生し、それらはCaチャンネル阻害剤によって抑制された。さらに骨髄由来間葉系幹細胞を用いた同様な実験でも、ATDC5細胞と同様の結果が得られた。②DNゲルを用いた自然再生7日目における再生細胞（兎）を採取し、DMEM培地で2週間培養した。早期にdish上に接着し、骨髄間葉系幹細胞様と同様の形態を示す多くの細胞を認めた。DNA chipを用いた解析では、この再生細胞の軟骨関連遺伝子発現は成熟軟骨のそれと近似していた。③DNゲル上のATDC細胞の培養では、24時間、3日、7日の時点でJak-Statシグナル経路に関与する分子群の発現量増加、活性化が見られた。さらにPAMPSゲル上で培養すると、Jak-Statシグナルに加え、BMP-Smad、p38 MAPK、p42/44 MAPK (ERK)シグナルに関与する分子群の発現量の増加・活性化が見られた。④DNゲル上での培養3日目で細胞は凝集し、１細胞の弾性率は有意に上昇し、アクチン骨格にはコーティカルレイヤーの形成が認められた。一方，インスリンを用いて分化誘導を行った単層培養ATDC5細胞では，上記のような構造と力学的特性の変化は見られず、アクチン修飾タンパク遺伝子の発現も異なった。⑤兎に１週間埋植したDNゲルを３分割し、各層からペプチド性物質をSEP-PAKカラムで回収してMS/MSプロテオミクス解析を行った。各層は様々なペプチドを吸着しており、その多くは共通するが、軟骨再生が起こる１層には特異な５種のペプチドが存在した。
文部科学省, 基盤研究(A), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 23240070

ダブルネットワークゲルが生体内で誘導する関節軟骨自然再生現象の分子機序の解明
科学研究費補助金(基盤研究(A))
2008年 - 2010年
安田 和則, 近江谷 克裕, 北村 信人, 小野寺 伸, 権 赫準, 黒川 孝幸, 長田 義仁, 剣萍
(1)マイクロアレイを用いて、ダブルネットワーク(DN)ゲルが誘導した自然再生軟骨の遺伝子学的特徴を明らかにした。(2)DNゲルのPAMPS 成分に軟骨分化誘導能があることを発見した。(3)多色発光プローブを用いて、軟骨分化過程における複数の分子動態を同時イメージングした結果、細胞凝集時に代謝が同期して振動する現象を発見した。(4)in vivoイメージングが可能なトランスジェニック発光マウスを開発した。(5)これらの成果は関節軟骨自然再生現象の分子機序の解明に重要な情報を与えた。
文部科学省, 基盤研究(A), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 20240045

生命科学の時代が求める新材料-ソフト&ウェットマテリアルの創製
科学研究費補助金(特別推進研究)
2006年 - 2010年
ぐん] 剣萍, 田中 良巳, 古川 英光, 角五 彰, 黒川 孝幸, 古川 英光, 田中 良巳, 安田 和則
生体は硬い骨格を除き、殆どが50-85wt%が水分で構成されている軟組織からできている。豊かな福祉社会の実現には生体軟組織と同等の機能を持ったソフト&ウェットマテリアルの創製が不可欠である。本研究は、含水高分子ゲルの構造を制御することによって、生体軟組織に匹敵する高靭性と高機能を有する様々なソフト&ウェットマテリアルの創製に成功した。これらの材料は、軟骨・腱、血管などの生体軟組織の代替材料として応用できる。
文部科学省, 特別推進研究, 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 18002002

超低摩擦・超高強度ゲルの創製とメカニズムの解明
科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
1999年 - 2004年
黒川 孝幸
これまで、さまざまな化学種・荷重・速度域で系統的な一連の研究から、ゲルの摩擦を吸着モデルと反発モデルの2種類で統一的に議論できることを提唱してきた.しかし、それはあくまでもこれまでに得られていた結果から導かれたもので、測定した領域外の荷重や速度での結果を保証するものではない.そこで、以前より広い速度・荷重域にわたって観察することにより、従来の摩擦モデルの妥当性を議論したい.そのためにはサンプルの力学的強度および装置の性能に更なる発展が必要とされた.高い力学的強度を有するダブルネットワークゲル(以下DNゲル)を発明し、最大2.5MPaの大荷重をかけつつ微小な摩擦力を検知することのできる装置を開発することによりMPaオーダーの大荷重下でのゲルの摩擦挙動を観察することが可能となった.本研究は高強度DNゲルをさまざまな粘性溶媒中で膨潤させ、その大荷重下における摩擦挙動を調べることにより、高分子網目の運動性と摩擦との相関を幅広い速度範囲で調べた.溶媒を変えてゲルの摩擦挙動を観察すると、摩擦係数やその速度依存挙動がまったく異なる結果が得られた.ところが、それぞれの溶媒で膨潤したゲルの摩擦係数の速度依存性のプロットを適当な量をずらして重ね合わせるとあるマスターカーブが得られた.このときの速度軸の移動量は溶媒の粘度と相関があることがわかった.また、このように得られたマスターカーブはゲル摩擦の吸着モデルで説明ができる.すなわち粘度の高い溶媒中で摩擦挙動が低速度側にシフトするということはゲルの摩擦のメカニズムにおいてゲルの網目を構成している高分子の運動性が大きく寄与していることを示している.
日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 競争的資金, 03J09812

Hydrogel with extremely high strength and low friction　　　　　　　　　　　　　　　
競争的資金

人工軟骨インプラントおよびその製造方法
特許権, 黒川 孝幸, グン 剣萍, 野々山 貴行, 安田 和則, 岩田 昌也, 村井 亮太, 国立大学法人北海道大学
特願2022-094413, 2022年06月10日
特開2023-180810, 2023年12月21日
特許第7790720号, 2025年12月15日
202603006174409205

細胞培養器、細胞培養キット、および細胞培養方法　　　　　　　　　　　　　　　
特許権, 黒川 孝幸, 勝山 吉徳, グン 剣萍, 田中 伸哉, 津田 真寿美
特願2021-151208, 2021年09月16日
特開2023-043525, 2023年03月29日
特許第7760154号, 2025年10月17日

HYDROGEL AND METHOD FOR PRODUCING HYDROGEL　　　　　　　　　　　　　　　
特許権, IWATA Masaya, KASAHARA Shinjiro, GONG Jian Ping, KUROKAWA Takayuki, NONOYAMA Takayuki
EP19791497.1, 2020年08月25日
特開WO 2019/017264, 2019年10月31日
EU Patent No. 3786235, 2025年04月09日

エラストマー及び繊維構造体を備えたエラストマー複合体
特許権, 孝治 慎之助, 黒川 孝幸, グン 剣萍, エルジー・ケム・リミテッド, 国立大学法人北海道大学
特願2019-221049, 2019年12月06日
特開2021-088160, 2021年06月10日
特許第7539644号, 2024年08月16日
202403007116979567

人工軟骨インプラントおよびその製造方法
特許権, 黒川 孝幸, グン 剣萍, 野々山 貴行, 安田 和則, 岩田 昌也, 村井 亮太, 国立大学法人北海道大学, 日本特殊陶業株式会社
特願2022-094413, 2022年06月10日
特開2023-180810, 2023年12月21日
202303013907135730

擬似皮膚の製造方法
特許権, 野田 賢二, 那須 昭夫, 黒川 孝幸, グン 剣萍, 株式会社 資生堂, 国立大学法人北海道大学
JP2019040932, 2019年10月17日
特許第7357857号, 2023年09月29日
202303015381370294

塞栓剤及び血管塞栓用キット
特許権, 范 海竜, 長内 俊也, 金 芝萍, 黒川 孝幸, 野々山 貴行, 国立大学法人北海道大学
特願2022-030098, 2022年02月28日
特開2023-125798, 2023年09月07日
202303010544471067

内視鏡治療用キット及び生体吸収性シート
特許権, 大野 正芳, 大西 俊介, 黒川 孝幸, 国立大学法人北海道大学
特願2022-017121, 2022年02月07日
特開2023-114677, 2023年08月18日
202303015445682864

ゲル材料
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 郭 宏磊, 松田 昂大, 余 承涛, 国立大学法人北海道大学, 東レ株式会社
JP2019033428, 2019年08月27日
特許第7262019号, 2023年04月13日
202303021457597781

細胞培養器、細胞培養キット、および細胞培養方法
特許権, 黒川 孝幸, 勝山 吉徳, グン 剣萍, 田中 伸哉, 津田 真寿美, 国立大学法人北海道大学
特願2021-151208, 2021年09月16日
特開2023-043525, 2023年03月29日
202303001337313606

ハイドロゲル及びハイドロゲルの製造方法
特許権, 岩田 昌也, 笠原 真二郎, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 野々山 貴行, 国立大学法人北海道大学, 日本特殊陶業株式会社
特願2018-082339, 2018年04月23日
特開2019-189718, 2019年10月31日
特許第7248967号, 2023年03月22日
202303015971161330

高靭性繊維複合エラストマー
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 孫 桃林, 陳 亮, 崔 為, 猿渡 欣幸, 国立大学法人北海道大学, 大阪有機化学工業株式会社
JP2018035109, 2018年09月21日
特許第7232474号, 2023年02月22日
202303008378018311

癌幹細胞の製造方法
特許権, 田中 伸哉, 安田 和則, グン 剣萍, 津田 真寿美, 黒川 孝幸, 国立大学法人北海道大学
JP2018005884, 2018年02月20日
WO2018-151309, 2018年08月23日
特許第7115749号, 2022年08月01日
202203005473650207

エラストマー及び繊維構造体を備えたエラストマー複合体
特許権, 孝治 慎之助, 黒川 孝幸, グン 剣萍, LG Japan Lab株式会社, 国立大学法人北海道大学
特願2019-221049, 2019年12月06日
特開2021-088160, 2021年06月10日
202103003506551463

擬似皮膚の製造方法
特許権, 野田 賢二, 那須 昭夫, 黒川 孝幸, グン 剣萍, 株式会社 資生堂, 国立大学法人北海道大学
JP2019040932, 2019年10月17日
WO2020-085201, 2020年04月30日
202103017811866351

ゲル材料
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 郭 宏磊, 松田 昂大, 余 承涛, 国立大学法人北海道大学, 東レ株式会社
JP2019033428, 2019年08月27日
WO2020-045387, 2020年03月05日
202103002965200430

水性ゲルおよびその製造方法
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 孫 桃林, 猿渡 欣幸, 国立大学法人北海道大学, 大阪有機化学工業株式会社
特願2015-096646, 2015年05月11日
特開2016-210912, 2016年12月15日
特許第6607697号, 2019年11月01日
201903005921031194

高分子ゲル及びその製造方法
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐, 張 慧潔, 石飛 宏幸, 国立大学法人北海道大学, 大塚化学株式会社
特願2015-079301, 2015年04月08日
特開2016-199647, 2016年12月01日
特許第6608160号, 2019年11月01日
201903015886085281

布地と両性高分子電解質ハイドロゲルとを含む複合材料及びその作製方法
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 孫 桃林, キング ダニエル, クロスビィ アルフレッド, 国立大学法人北海道大学, ユニバーシティ オブ マサチューセッツ
特願2017-509793, 2014年08月19日
特表2017-531737, 2017年10月26日
特許第6606652号, 2019年11月01日
201903010363339180

ハイドロゲル及びハイドロゲルの製造方法
特許権, 岩田 昌也, 笠原 真二郎, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 野々山 貴行, 日本特殊陶業株式会社, 国立大学法人北海道大学
特願2018-082339, 2018年04月23日
特開2019-189718, 2019年10月31日
201903008973295288

ゲルの製造方法、並びに音響カプラーゲル
特許権, 飯嶋 一雄, ▲グン▼ 剣萍, 黒川 孝幸, 羽根 由貴子, 三星電子株式会社, 国立大学法人北海道大学
特願2014-266081, 2014年12月26日
特開2016-124955, 2016年07月11日
特許第6577709号, 2019年08月30日
201903001722540769

高靭性繊維複合エラストマー
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 孫 桃林, 陳 亮, 崔 為, 猿渡 欣幸, 国立大学法人北海道大学, 大阪有機化学工業株式会社
JP2018035109, 2018年09月21日
WO2019-065514, 2019年04月04日
202003011872722012

自己修復材料
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 孫 桃林, 陳 亮, 崔 為, 猿渡 欣幸, 国立大学法人北海道大学, 大阪有機化学工業株式会社
JP2017021024, 2017年06月06日
WO2018-225166, 2018年12月13日
202003019597728910

細胞培養シート
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 赤崎 泰吾, 猿渡 欣幸, 国立大学法人北海道大学, 大阪有機化学工業株式会社
特願2012-245193, 2012年11月07日
特開2014-091823, 2014年05月19日
特許第6174313号, 2017年07月14日
201703007013056385

水性ゲル
特許権, グン チェンピン, 黒川 孝幸, 尹 海燕, 猿渡 欣幸, 国立大学法人北海道大学, 大阪有機化学工業株式会社
特願2012-110133, 2012年05月12日
特開2013-237737, 2013年11月28日
特許第5979969号, 2016年08月05日
201603011182154787

口腔内装置及び口腔内装置の作製方法
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 羽根 由貴子, 金子 知生, 飯田 順一郎, 三古谷 忠, 国立大学法人北海道大学
特願2014-219234, 2014年10月28日
特開2016-083276, 2016年05月19日
201603001455046081

フジツボ類幼生用フェロモントラップとその製造方法
特許権, 野方 靖行, 遠藤 紀之, グン チェンピン, 黒川 孝幸, 室崎 喬之, 一般財団法人電力中央研究所
特願2012-115881, 2012年05月21日
特開2013-241369, 2013年12月05日
特許第5931584号, 2016年05月13日
201603017260836316

赤外線透過制御材及び赤外線透過制御窓材
特許権, 青山 直揮, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 東洋製罐グループホールディングス株式会社, 国立大学法人北海道大学
特願2014-159576, 2014年08月05日
特開2016-038406, 2016年03月22日
201603005607285430

高分子ゲル及びその製造方法
特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐, 佐藤 仁美, 国立大学法人北海道大学
特願2010-175795, 2010年08月04日
特開2012-036262, 2012年02月23日
特許第5850417号, 2015年12月11日
201603007118608769

高分子ゲルおよびその製造方法
特許権, ▲ぐん▼ 剣萍, 古川 英光, 黒川 孝幸, 黒田 慎也, 中島 祐, 国立大学法人北海道大学, 三菱レイヨン株式会社
特願2008-025667, 2008年02月05日
特開2009-185156, 2009年08月20日
特許第5200213号, 2013年02月22日
201303036549167244

相互侵入網目構造ゲルと所定の被着材料とから構成される複合材料、その製造方法及び相互侵入網目構造ゲルを所定の被着材料に接着する方法
特許権, ▲グン▼ 剣萍, 王 蔚, 黒川 孝幸, 古川 英光, 国立大学法人北海道大学
特願2007-226274, 2007年08月31日
特開2009-056714, 2009年03月19日
特許第4915867号, 2012年02月03日
201303045691121641

COMPOSITE COMPRISING FABRIC AND POLYAMPHOLYTE HYDROGEL AND PREPARATION METHOD THEREOF　　　　　　　　　　　　　　　
特許権, Jian Ping Gong, Takayuki Kurokawa, Tao Lin SUN, Daniel King, Alfred Crosby
EP Patent No.3183387A4

How can materials research be linked to world peace?　　　　　　　　　　　　　　　
2025年09月12日
講師
札幌日本大学高等学校訪問研修
高校生

Deepen understanding of the scientific method using gels as a topic　　　　　　　　　　　　　　　
2024年09月13日
講師
札幌日本大学高等学校訪問研修
高校生

材料的視点での生体組織の機能　　　　　　　　　　　　　　　
2024年07月20日
講師
セミナー・ワークショップ
2024年度北大道新アカデミー

Bio-Inspired Strategies for Enhancing Underwater Adhesion: Lessons from Aquatic Organisms　　　　　　　　　　　　　　　
2023年11月02日
講師
札幌日本大学高等学校訪問研修
高校生

生き物の構造をまねしたら高機能なゲルになりました。　　　　　　　　　　　　　　　
2023年06月03日
講師
フェスティバル
北海道大学
第65回北大祭公開講義

魚類吸盤にみられる繊維構造の工学的理解　　　　　　　　　　　　　　　
2023年03月10日 - 2023年05月07日
情報提供
栃木県なかがわ水遊園

ダブルネットワークゲルをはじめとした各種機能性高分子ゲルの作製技術と特性制御及び応用展開　　　　　　　　　　　　　　　
2023年03月28日 - 2023年03月28日
講師
セミナー・ワークショップ
情報機構

生き物に近い材料「ゲル」って何だ？　　　　　　　　　　　　　　　
2023年03月22日 - 2023年03月22日
講師
サイエンスカフェ
札幌日本大学高校

各種機能性高分子ゲルの作製技術と特性制御及び応用展開　　　　　　　　　　　　　　　
2022年10月24日 - 2022年10月24日
講師
セミナー・ワークショップ
R&Dリサーチセンター

ハイドロゲルの各種機能性　　　　　　　　　　　　　　　
2022年03月08日 - 2022年03月08日
講師
講演会
北海道大学大学院医学研究院

各種機能性高分子ゲルの作製技術と特性制御及び応用展開　　　　　　　　　　　　　　　
2021年08月23日 - 2021年08月23日
講師
セミナー・ワークショップ
R&Dリサーチセンター

ダブルネットワークゲルをはじめとした各種機能性高分子ゲルの作製技術と特性制御及び応用展開　　　　　　　　　　　　　　　
2021年03月23日 - 2021年03月23日
講師
セミナー・ワークショップ
情報機構

機械と生きものの「構造」の違い　　　　　　　　　　　　　　　
2019年07月25日 - 2019年07月25日
講師
セミナー・ワークショップ
北大道新アカデミー2019年度前期

鋼鉄の5倍丈夫な繊維強化ハイドロゲル　　　　　　　　　　　　　　　
2018年11月07日 - 2018年11月07日
講師
セミナー・ワークショップ
バイオインダストリー協会

高分子ゲルの摩擦と吸着　　　　　　　　　　　　　　　
2018年10月04日 - 2018年10月04日
講師
かながわサイエンスパーク

高強度高分子ゲル開発指針の転換　　　　　　　　　　　　　　　
2018年07月18日 - 2018年07月18日
講師
講演会
高分子学会

Polyampholyte hydrogel with toughness and strong adhesion　　　　　　　　　　　　　　　
2018年07月12日 - 2018年07月12日
講師
セミナー・ワークショップ
理化学研究所

Effect of Fibrous Skeleton at Clingfish Suction Pad　　　　　　　　　　　　　　　
2016年10月13日 - 2016年10月13日
講師
セミナー・ワークショップ
Beihang University

生体にとても近い材料～ゲル～　　　　　　　　　　　　　　　
2015年05月02日 - 2015年05月02日
講師
セミナー・ワークショップ
バイオミメティクス・市民セミナー

ダブルネットワークゲルをはじめとした各種機能性高分子ゲルの作製技術と特性制御及び応用展開　　　　　　　　　　　　　　　
2014年09月11日 - 2014年09月11日
講師
セミナー・ワークショップ
情報機構

強靭なハイドロゲルの創製　　　　　　　　　　　　　　　
2014年05月08日 - 2014年05月08日
講師
セミナー・ワークショップ
山形大学大学院理工学研究科