| Project/Area Number |
23K04863
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中畑 雅樹 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (40755641)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | ムチン / ボロン酸 / 融合材料 / ヒドロゲル / 腸内細菌 / ハイブリッド材料 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、消化管粘液の主成分をなす糖タンパク質「ムチン」を構成要素とする生物-人工ハイブリッド材料の開発と、それを用いた腸内細菌培養への応用に取り組む。ムチン側鎖の糖鎖と相互作用しうる人工分子認識モチーフを組み込んだ合成高分子を設計・合成し、これとムチンの組み合わせによりヒドロゲル状の材料を形成する。これを用いて、人工粘液への応用に向けた粘弾性のチューニングおよび腸内細菌培養場の構築に向けた基盤を創出する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、申請時の一年目の研究計画に記載した「基盤材料の開発」のうち、予定していた「(1) ムチン-合成高分子ハイブリッド材料の合成」「(2) 力学物性のチューニング」「(3) 安全性・分解性の評価」をすべて実施することができた。(1)については、ムチン側鎖の糖鎖と相互作用しうるボロン酸部位を合成高分子に組み込むという材料設計のもと、ブタ・ウシ・エイ由来ムチンの水溶液中での水溶性モノマーの重合によってヒドロゲルを得ることができた。(2)については、ムチンの種類や合成高分子へのボロン酸部位の導入率に応じて得られるヒドロゲルの弾性率が異なることを、レオロジー測定によって明らかにした。(3)については、得られたヒドロゲルのリン酸緩衝生理食塩水中での形状安定性を膨潤試験によって調査した。ムチンの種類とボロン酸部位の導入率に応じて、1時間以内に溶解するものから24時間後も形を保つものまで幅広く安定性を制御することができ、本研究に用いる材料設計の指針を確立することができた。これにより、次年度の計画に向けての基盤材料が整ったといえる。これまでの成果は、研究代表者が国内学会にて発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概要に記載のように、全体の研究計画の基盤となる部分である材料の開発を本年度の研究の中で達成することができた。次年度は当初の予定通り、本材料を用いた腸内細菌の培養へと研究を展開していく予定である。全体として、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の検討により、ムチンとボロン酸の相互作用を利用したヒドロゲルの形成・安定性の制御が可能であることを示すことができたため、次年度はこれを利用し、無菌状態でのヒドロゲルの形成手法の確立と光重合によるゲルのパターニング技術の開発、これを組み合わせた腸内細菌の足場材料としての応用について検討する。具体的には、材料の上あるいは材料中での各種腸内細菌（乳酸菌・ビフィズス菌等）の増殖・代謝機能などを評価基準として、人工腸粘液としての性能を評価する。次に、複数種類の腸内細菌を同一系内で培養し、菌同士の相互作用（一方の菌が他方の菌の接着や増殖に及ぼす影響）を評価する。
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