| Project/Area Number |
23K11846
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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 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
嶋田 直彦 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (10423972)
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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: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | UCST / 酵素 / 相分離 / 液液相分離 / 高分子 |
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| Outline of Research at the Start |
ウレイド高分子は液液相分離(LLPS)挙動に基づいた高温溶解型の珍しい相転移現象を示すことから、新しい温度応答性バイオマテリアルとして応用展開がおこなわれてきた。しかし、体内での応用を目指した時、侵襲的な温度刺激ではなく、他の刺激によって相転移を惹起させる仕組みが必要である。そこで体内に存在している酵素を刺激として利用できないかと考えた。本研究では酵素反応によって高分子中の化学構造が変化することで相転移温度が上昇し、LLPSを引き起こすウレイド高分子を設計する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では体内に存在する酵素を利用することで、温度応答性のウレイド高分子の親疎水性を変化させ、液液相分離現象が起きるような酵素刺激応答性ウレイド高分子を設計することが目的である。今までに疎水性の官能基をウレイド高分子に導入した場合、相分離温度が上昇することを報告してきた。しかし、親水性の分子を導入した際、相分離温度がどのように変化するかの知見が不足していた。本年度はウレイド高分子への親水性分子の導入が相転移温度に与える影響を調べた。最初にポリアリルアミンに対してシアン酸カリウムを添加することで90mol%程度のウレイド基を有するウレイド高分子を合成した。その後、親水性である糖分子を還元的アミノ化によりウレイド高分子に導入した。透析により精製を行い、凍結乾燥によって目的の糖修飾ウレイド高分子を得た。糖の修飾率はNMR測定によって求め、ウレイド高分子上に残存する10mol%のアミノ基すべてに糖が導入されていることを確認した。合成した糖修飾ウレイド高分子を生理的pHおよび塩濃度を有するHEPES-NaoH緩衝液に分散させた。その後、様々な温度で透過率の測定を行った。透過率曲線より相転移温度を求めた。その結果、糖修飾ウレイド高分子は糖導入前のウレイド高分子に比べて大幅に相転移温度が減少したことが示された。以上の結果より、ウレイド高分子に親水性を付与すると相転移温度が減少することが明らかとなった。
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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
親水性の効果を明らかにできており、ウレイド高分子に導入した酵素基質の親疎水性が変化させることで目的の酵素応答性高分子が得られると考えている。本研究は順調に推進されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はウレイド高分子への親水基の導入が相転移温度に与える影響を調べた。
疎水性の向上は相転移温度を上昇させ、一方で親水性の向上は相転移温度を下降させることを明らかにした。今後はターゲットする酵素の基質を導入した分子の合成を行い、酵素反応によって相分離を引き起こすがどうかを調べる。
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