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自励振動ポリマーブラシ表面を用いた新規動的細胞足場培養システムの創製

Research Project

Project/Area Number 16J10174
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

本間 健太  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsポリマーブラシ / 化学振動反応 / 表面開始型原子移動ラジカル重合 / ホログラフィック顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 化学反応波 / フォトリソグラフィー / 表面開始型原始移動ラジカル重合
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、膜厚・電荷・ぬれ性などが自律的に変化する高分子修飾表面(自励振動ポリマーブラシ)を設計し、従来の刺激応答性細胞足場とは一線を画す新規動的細胞足場の創製を目的として研究を遂行してきた。これまでに、微細なパターン構造を導入することによって高分子修飾表面の動的な挙動を制御し、また適切な表面設計を施すことによって、高分子鎖に固定された金属触媒の価数に応じて平衡状態の膜厚が異なることを見出した。
本年度は、化学振動反応(ベローソフ・ジャボチンスキー(BZ)反応)中、金属触媒の価数が周期的に変化する際の膜厚振動の観測を目指した。膜厚振動の実現にあたって、まず重合開始剤および構造類似の非開始剤をガラス基板に共固定し、異なる修飾密度の自励振動ポリマーブラシを調製した。リアルタイムかつ非侵襲的に物質の表面構造が観察可能なホログラフィック顕微鏡を用いてBZ反応中の膜厚変化を観測した。その結果、修飾密度が中間の自励振動ポリマーブラシにおいて周期的な膜厚振動を観測した。得られた振動振幅は100-150 nm、周期は20 sであった。自励振動高分子鎖を多点で基板に固定した従来の表面と比較し、本研究では振幅が10倍増大し、周期が3倍短くなった。(論文投稿準備中)
さらに別の試みとして、振動現象の安定かつ長寿命化を目指し、自励振動ポリマーブラシを多孔質ガラス基板に修飾し、その動的な挙動を解析した。平板と比較し表面積が増大したことで効率的に金属触媒を導入することが可能であった。また、中間生成物を基板に内包し、外部への拡散に伴う基質濃度の低下を抑制することで9時間以上のBZ反応の生起に成功した。(論文投稿中)
以上より、最終年度である本年度は自励振動ポリマーブラシ上の高分子鎖の構造転移を可視化し、また動的な挙動の長時間安定化を達成した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Adsorption/Desorption Control of Fibronectin in Real Time at the Liquid/Polymer Interface on a Quartz Crystal Microbalance by Thermoresponsivity2019

    • Author(s)
      Li Jiatu、Kaku Taisei、Tokura Yuki、Matsukawa Ko、Homma Kenta、Nishimoto Taihei、Hiruta Yuki、Akimoto Aya Mizutani、Nagase Kenichi、Kanazawa Hideko、Shiratori Seimei
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 20 Issue: 4 Pages: 1748-1755

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.9b00121

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fabrication of micro patterned self-oscillating polymer brush for direction control of chemical waves2017

    • Author(s)
      Kenta Homma, Tsukuru Masuda, Aya Mizutani Akimoto, Kenichi Nagase, Kazuyoshi Itoga, Teruo Okano, Ryo Yoshida
    • Journal Title

      Small

      Volume: 印刷中 Issue: 21 Pages: 1700041-1700041

    • DOI

      10.1002/smll.201700041

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Autonomous Nano-Scale Thickness Oscillations on the Self-Oscillating Polymer Brush Driven by the BZ Reaction2019

    • Author(s)
      Kenta Homma, Yuji Ohta, Aya Mizutani Akimoto, Kosuke Minami, Genki Yoshikawa, Kenichi Nagase, Ryo Yoshida
    • Organizer
      MANA International Symposium 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Autonomous nano-actuation on a novel self-oscillating polymer brush driven by the BZ reaciton2019

    • Author(s)
      Kenta Homma, Yuji Ohta, Aya Mizutani Akimoto, Kosuke Minami, Genki Yoshikawa, Kenichi Nagase, Ryo Yoshida
    • Organizer
      3rd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 異なる修飾密度を有する自励振動高分子修飾表面の調製と原子間力顕微鏡を用いた表面解析2019

    • Author(s)
      本間健太、太田裕治、秋元文、吉田亮
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体模倣ポリマーブラシの自律的構造転移に向けた原子間力顕微鏡による修飾密度の検討2019

    • Author(s)
      本間健太、太田裕治、秋元文、吉田亮
    • Organizer
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 自励振動高分子修飾表面の動的な構造転移に向けたAFMによる修飾密度効果の検討2019

    • Author(s)
      本間健太、太田裕治、秋元文、吉田亮
    • Organizer
      第28回インテリジェント・ナノ材料シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 修飾密度の異なる自励振動ポリマーブラシの調製と原子間力顕微鏡によるその物性評価2018

    • Author(s)
      本間健太、太田裕治、秋元文、吉田亮
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロパターン化した自励振動ポリマーブラシによる化学反応波の方向制御2018

    • Author(s)
      本間健太、太田裕治、秋元文、吉田亮
    • Organizer
      第23回次世代医工学研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 自励振動高分子修飾表面の自律的な伸展収縮振動に向けたAFMによる修飾密度効果の検討2018

    • Author(s)
      本間健太、太田裕治、秋元文、吉田亮
    • Organizer
      第28回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロパターン化した自励振動ポリマーブラシによる化学反応波の方向制御2018

    • Author(s)
      本間健太、増田造、秋元文、長瀬健一、糸賀和義、岡野光夫、吉田亮
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of Micro Patterned Self-Oscillating Polymer Brush for Direction Control of Chemical Waves2017

    • Author(s)
      Kenta Homma, Tsukuru Masuda, Aya Mizutani Akimoto, Kenichi Nagase, Kazuyoshi Itoga, Teruo Okano, Ryo Yoshida
    • Organizer
      The 11th International Gel Symposium
    • Place of Presentation
      日本大学 津田沼キャンパス(千葉県習志野市)
    • Year and Date
      2017-03-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自励振動ポリマーブラシの微細パターニングによる時空間機能制御2017

    • Author(s)
      本間健太・増田造・秋元文・長瀬健一・糸賀和義・岡野光夫・吉田亮
    • Organizer
      第28回高分子ゲル研究討論会
    • Place of Presentation
      東京大学 山上会館(東京都文京区)
    • Year and Date
      2017-01-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Unidirectional Control of Chemical Waves on Micropatterned Self-Oscillating Polymer Brush2017

    • Author(s)
      Kenta Homma, Tsukuru Masuda, Aya Mizutani Akimoto, Kenichi Nagase, Kazuyoshi Itoga, Teruo Okano, Ryo Yoshida
    • Organizer
      The 15th International Conference on Advanced Materials
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unidirectional Control of Propagating Chemical Waves on Micro Patterned Self-Oscillating Polymer Brush2017

    • Author(s)
      Kenta Homma, Tsukuru Masuda, Aya Mizutani Akimoto, Kenichi Nagase, Kazuyoshi Itoga, Teruo Okano, Ryo Yoshida
    • Organizer
      The 13th TU-SNU-UT Student Workshop
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In Situ Monitoring of Cell Adhesion on Thermally Responsive Nanofiber Coatings Using Quartz Crystal Microbalance2017

    • Author(s)
      Jiatu Li, Mizuki Tenjimbayashi, Ko Matsukawa, Kenta Homma, Aya Mizutani Akimoto, Seimei Shiratori
    • Organizer
      The 34th SENSOR SYMPOSIUM on Sensors, Micromachines and Applied Systems
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Theremoresponsive Nanofibers for Cell Separation2017

    • Author(s)
      Tomomi Konishi, Mizuki Tenjimbayashi, Jiatu Li, Kenta Homma, Ko Matsukawa, Aya Mizutani Akimoto, Seimei Shiratori
    • Organizer
      第27回 日本MRS年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 自励振動ポリマーブラシの微細構造導入による化学反応波の伝播方向制御2017

    • Author(s)
      本間健太・増田造・秋元文・長瀬健一・糸賀和義・岡野光夫・吉田亮
    • Organizer
      第26回インテリジェント材料・システムシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京女子医科大学 先端生命医科学研究所(東京都新宿区)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Micro Patterning of the Self-Oscillating Polymer Brush for Direction Control of Propagating Chemical Waves2016

    • Author(s)
      Kenta Homma, Tsukuru Masuda, Aya Mizutani Akimoto, Kenichi Nagase, Kazuyoshi Itoga, Teruo Okano, Ryo Yoshida
    • Organizer
      The UT-NTU Workshop at Taiwan 2016
    • Place of Presentation
      国立台湾大学(台湾台北市大安区)
    • Year and Date
      2016-11-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自励振動ポリマーブラシの微細パターニングによる化学反応波の伝播方向制御2016

    • Author(s)
      本間健太・増田造・秋元文・長瀬健一・糸賀和義・岡野光夫・吉田亮
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学 横浜キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] ADVACED SCIENCE NEWS

    • URL

      https://www.advancedsciencenews.com/oscillating-polymer-brush-controls-chemical-wave-direction/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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