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Interaction between biomembrane and zwitterionic polymer with well controlled structure

Publicly Offered Research

Project AreaBiophysical Chemistry for Material Symbiosis
Project/Area Number 21H05535
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (II)
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

遊佐 真一  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00301432)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords双性イオン / ポリベタイン / 静電相互作用 / ホスホリルコリン / ポリアンホライト / コリンホスフェート / 制御ラジカル重合
Outline of Research at the Start

細胞膜表面のホスホリルコリン(PC)基は、ベタイン構造で、カチオン性の4級アンモニウムとアニオン性のリン酸イオンを含む。本研究では、4級アンモニウムとリン酸イオンをランダムに側鎖結合したポリアンホライトの分子設計を最適化することで、細胞膜との相互作用を調べる。ベタインとポリアンホライトは、分子内で電荷が中和しているので、本来相互作用は極めて弱いと考えられる。しかしポリアンホライトの電荷バランス、電荷の位置、分子量などを制御することで、PC基との相互作用の強さが変化する可能性がある。最終的には、ポリアンホライトの分子設計で、細胞との相互作用の強さを制御できるのかを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

一般に相互作用の無いとされる双性イオン間の弱い相互作用について調べることを本研究の目的とする。特に、双性イオンの構造や、溶液の条件によって相互作用が変化するという点に着目する。このように、相互作用しないと考えられているベタインポリマーでも、条件に応じて相互作用を示す場合がある。合成した双性イオン高分子と、細胞膜最表面にある、ホスホリルコリン基の相互作用を制御することで、細胞内への高分子の取り込み促進や抑制を調節できるようになると期待される。
生体適合性高分子として知られるポリ(2-メタクリロイロキシエチルホスホリルコリン)(PMPC)の側鎖と、逆の電荷配置のコリンホスフェート基を側鎖結合したコリンホスフェートポリマー(PMCP)を制御ラジカル重合法で合成した。得られたPMCPの分子量分布は、せまかったので、重合はリビング的に進行したと考えられる。得られたPMCPは、純水中で分子間会合していた。この水溶液に食塩を添加すると、粒径が減少したので、会合のドライビングフォースは静電相互作用であることが示唆された。
PMPCのモデルとして、側鎖にリン酸基と4級アンモニウム塩ランダムに含むポリアンホライトの合成を試みた。PMPCのようなベタイン構造の高分子は、一つの側鎖にカチオンとアニオンの両方を含むが、一つの高分子鎖中にカチオンとアニオンをランダムに共重合体したポリアンホライトの場合、電荷の割合などを簡単に変更できるという利点がある。しかし、共重合を行うとゲル化して、水に不溶となった。この原因はリン酸基を含むモノマー中に、ビニル基を2つ含む不純物が含まれているためと考えられる。今後、リン酸基を保護したモノマーを合成し、共重合を行ってから脱保護することで、目的のポリアンホライトを合成できると考えられる。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (168 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (12 results) Journal Article (32 results) (of which Int'l Joint Research: 16 results,  Peer Reviewed: 30 results,  Open Access: 12 results) Presentation (123 results) (of which Int'l Joint Research: 30 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

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      Volume: 52 Issue: 3 Pages: 152-155

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      TT Pham, S Aibara, T Omori, Y Kimura, S Yusa
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: - Issue: 6 Pages: 665-673

    • DOI

      10.1038/s41428-023-00767-8

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      Volume: 179 Pages: 111536-111536

    • DOI

      10.1016/j.eurpolymj.2022.111536

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      T.T. Pham, S. Yusa
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      Polymers

      Volume: 14 Issue: 15 Pages: 3171-3171

    • DOI

      10.3390/polym14153171

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      T.T. Pham, T.D. Pham, S. Yusa
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      Polym. J.

      Volume: 54 Issue: 9 Pages: 1091-1101

    • DOI

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      Langmuir

      Volume: 38 Issue: 18 Pages: 5744-5751

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      10.1021/acs.langmuir.2c00354

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      10.1021/acs.langmuir.2c00423

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      T.T. Pham, T.D. Pham, S. Yusa
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      Polymers

      Volume: 14 Issue: 9 Pages: 1659-1659

    • DOI

      10.3390/polym14091659

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      Volume: 14 Issue: 9 Pages: 1678-1678

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      10.3390/polym14091678

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      S Yusa
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      Polym. J.

      Volume: 54 Issue: 3 Pages: 235-242

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      Chem. Lett.

      Volume: 51 Issue: 2 Pages: 103-106

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      10.1246/cl.210601

    • NAID

      130008161484

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      Polymers

      Volume: 14 Issue: 3 Pages: 577-577

    • DOI

      10.3390/polym14030577

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      T.T. Pham, R. Takahashi, T.D. Pham, S. Yusa
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      Chem. Lett.

      Volume: 51 Issue: 8 Pages: 877-880

    • DOI

      10.1246/cl.220241

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      K Kitano, K Ishihara, S Yusa
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      J. Mater. Chem. B

      Volume: 10 Issue: 14 Pages: 2551-2560

    • DOI

      10.1039/d1tb02183d

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      遊佐真一
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      MEMBRANE

      Volume: 47 Issue: 3 Pages: 147-154

    • DOI

      10.5360/membrane.47.147

    • ISSN
      0385-1036, 1884-6440
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      Volume: 50 Issue: 6 Pages: 1274-1277

    • DOI

      10.1246/cl.210104

    • NAID

      130008053400

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • Year and Date
      2021-06-05
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      Chem. Biol. Technol. Agric.

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 37-37

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      Langmuir

      Volume: - Issue: 17 Pages: 5119-5127

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c02200

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      J. Mol. Liq.

      Volume: 339 Pages: 116754-116754

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2021.116754

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    • Journal Title

      Prog. Org. Coat.

      Volume: 158 Pages: 106361-106361

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      Volume: 53 Issue: 9 Pages: 1001-1009

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      Polym. J.

      Volume: 58 Issue: 9 Pages: 1011-1018

    • DOI

      10.1038/s41428-021-00494-y

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    • DOI

      10.1002/macp.202100099

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      Volume: 53 Issue: 7 Pages: 805-814

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      Volume: 50 Issue: 6 Pages: 1114-1117

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  • [Presentation] Formation of water-soluble polyion complex (PIC) micelles formed from cationic diblock copolymers with polysaccharides2022

    • Author(s)
      Kazushi Ogata
    • Organizer
      Huang Lab-Yusa Lab joint seminar, Web, 2nd Aug. 2022, Oral
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    • Author(s)
      Yuki Ando
    • Organizer
      Huang Lab-Yusa Lab joint seminar, Web, 2nd Aug. 2022, Oral
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      Ema Onodera
    • Organizer
      Huang Lab-Yusa Lab joint seminar, Web, 2nd Aug. 2022, Oral
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    • Int'l Joint Research
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      Misato Hayashi
    • Organizer
      Huang Lab-Yusa Lab joint seminar, Web, 2nd Aug. 2022, Oral
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    • Author(s)
      Kaito Yokota
    • Organizer
      Huang Lab-Yusa Lab joint seminar, Web, 2nd Aug. 2022, Oral
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Upper Critical Solution Temperature (UCST)-behavior of Polyion Complex Formed by Polysulfobetane and Cationic Surfactant in Aqueous Solution2022

    • Author(s)
      Thu Thao Pham and Shin-ichi Yusa
    • Organizer
      The 5h Glowing Polymer Symposium in KANTO (GPS-K 2022), Web, 3rd December 2022, Oral
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    • Author(s)
      Yui TSUNEKAWA, Shin-ichi YUSA
    • Organizer
      The 5h Glowing Polymer Symposium in KANTO (GPS-K 2022), Web, 3rd December 2022, Oral
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    • Author(s)
      Shin-ichi YUSA
    • Organizer
      Special Seminar prepared by Prof. Nicolas Vogel, FAU (Germany), 2023 March 20, Oral
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    • Author(s)
      林 美里、山子 茂、遊佐真一
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会、オンライン開催、2022年5月25-27日、ポスター
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      高木 健吾、Chun-Jen Huang、遊佐 真一
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会、オンライン開催、2022年5月25-27日、ポスター
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      小野寺絵麻、藤井秀司、中村吉伸、遊佐真一
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会、オンライン開催、2022年5月25-27日、ポスター
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      横田海斗、遊佐真一
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会、オンライン開催、2022年5月25-27日、ポスター
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      安藤友希、遊佐真一
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会、オンライン開催、2022年5月25-27日、ポスター
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      Shukanta Bhowmik and Shin-ichi Yusa
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会、オンライン開催、2022年5月25-27日、口頭
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      遊佐 真一
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      遊佐 真一
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Published: 2021-10-22   Modified: 2023-12-25  

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