ハイドロゲルの高次構造が生体物質の非特異的吸着現象に及ぼす影響の解明

• Project/Area Number: 23K17219
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90120:Biomaterials-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute
• Principal Investigator: 永川 栄泰 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 研究開発本部機能化学材料技術部バイオ技術グループ, 主任研究員 (30587415)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: ハイドロゲル / 高次構造 / 結晶構造 / 長周期 / タンパク質 / 吸着

Outline of Research at the Start

ハイドロゲルの高次構造がタンパク質の非特異的吸着及び吸収現象に与える影響を明らかにすることが、本研究の概要である。生体親和性の高いハイドロゲルのバイオマテリアルへの産業利用が盛んに研究されている。一方、材料－生体の接触界面で生じるタンパク質や細菌類等の生体物質吸着現象は、バイオマテリアルの材料劣化・低寿命化を招く深刻な課題であり、早急な解決策が求められている。本研究ではポリビニルアルコール（PVA）をモデルポリマーとして高次構造を変化させたハイドロゲルを作製し、タンパク質の吸着・吸収挙動を明らかにする。これらの機序を解明することにより、更なる低タンパク質吸着性ハイドロゲルの開発へと波及させる。

Outline of Annual Research Achievements

・本研究の１年目の計画は高次構造をコントロールしたPVAハイドロゲルの作製及び物性評価であった。
・PVA分子量（重合度）及び凍結融解サイクルを調節することにより、結晶化度や長周期長さが異なるPVAハイドロゲルが作製可能であることを明らかにした。また、電子線照射により無結晶性PVAハイドロゲルも作製した。
・広角X線散乱（WAXS）によるPVAの結晶構造、及び小角X線散乱（SAXS）による長周期構造を評価する手法を確立した。更に、X線散乱装置の温調システムを用いることにより、凍結融解前・凍結時・融解時のPVAの構造をin situで評価する手法を確立した。
・更に、凍結融解の温度履歴が結晶構造形成に影響を与えることを明らかにした。具体的には、25℃→-20℃→25℃の降温昇温プロセスにおいて、①1℃/minで降温昇温プロセスを行う、②急速に降温昇温プロセスを行う（コントロール無）、とした場合、①の方が結晶に由来するピーク強度が大きくなることを明らかにした。
・Debye-Buecheプロットを行い、PVAの相関長を評価することを試みる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

・当初の計画通り研究が進捗していることから、区分（２）とした。
・凍結融解時のPVAの構造をin situで評価する手法を確立したこと、及び凍結融解時の温度履歴が結晶構造形成に影響を与えることを明らかにする等、副次的な成果も得られた。

Strategy for Future Research Activity

・引き続きスケジュールに則って研究を行う。
・上記の通り副次的な成果が得られたが、これらは当初の計画に記載した「物性評価」に該当すると判断し、研究計画の変更等は行わない。