| Project/Area Number |
22K18195
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 刺激応答性ハイドロゲル / 過渡的応答 / 酵素 / 分子認識 / 非平衡機能 / ハイドロゲル / 生体分子応答 / ハイドロゲル酵素複合体 |
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| Outline of Research at the Start |
生命活動の維持に必須である栄養摂取、代謝、排泄プロセスから着想を得て、標的生体高分子に応答した非平衡かつ巨視的な構造・物性変化を生じるハイドロゲルを開発する。具体的にはポリリジンを標的生体高分子として用い、アクリルアミドを母体としたハイドロゲルに対してアクリル酸およびトリプシンを機能性部位として導入することで、ポリリジンに対する親和性、消化機能を有するハイドロゲルを作製し、生体高分子応答性の動的物性変化を生じるハイドロゲルを実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Positively charged poly-peptide (poly-lysine) was used as a fuel. A hydrogel with both affinity and digestive capacity for a fuel was prepared by introducing negatively charged group (acrylic acid) and proteolytic enzyme (acrylated trypsin) in poly-acrylamide-based hydrogel. The hydrogel showed transient volume change in response to the addition of fuel. In addition, poly-lysine-fueled transient volume change of the hydrogel could induce transient release of payload. In summary, we demonstrated for the first time biomacromolecule fueled transient volume changes of the synthetic hydrogel.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来の刺激応答性ハイドロゲルおよびその機能のほとんどは平衡論的な機能設計にとどまっており、生体高分子を燃料として非平衡機能を示すハイドロゲルの例はない。本研究では栄養摂取、代謝、そして老廃物排泄により維持される生体から着想を得て、標的生体高分子を燃料として、非平衡かつ巨視的な構造・物性変化を示すハイドロゲル材料を実証し、その設計原理を明らかにすることを研究目的とした。生体高分子に応答したハイドロゲルの非平衡機能を実現する本研究課題は、生命現象を制御する『生き物のようにダイナミックにはたらく刺激応答性ハイドロゲル』開発にむけた基礎的な知見となる。
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