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Optimization of Branched Polyglycerin Bearing Intermediate Water for Blood Compatible Material Surfaces

Publicly Offered Research

Project AreaAquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions
Project/Area Number 22H04545
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

大谷 亨  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10301201)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords血液適合性 / 水の構造 / ポリグリセロール / 人工血管 / 生体適合性ポリマー / グリセロール / デンドリマー / ポリマーブラシ / 中間水 / タンパク質 / 水和 / ハイパーブランチ
Outline of Research at the Start

本研究では、分子構造と分子量に分布のない血液適合性枝分かれ状分子(ハイパーブランチポリグリセロール(HPG)及びポリグリセロールデンドリマー(PGD))に着目し、枝分かれ度の違いと化学修飾を通じて水の構造を定量的に変化させ、水の構造と分子構造パラメータとの相関性を明らかにする。その上で、血液適合性の指標となるタンパク質吸着及び細胞接着を評価し、水の構造と血液適合性との関連性を明らかにすることで、独自の血液適合性材料としての学術的根拠を得る。これらの研究によって生体材料科学と水の構造物理化学とを融合した学理の構築を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、分子構造と分子量に分布のない血液適合性枝分かれ状分子(ハイパーブランチポリグリセロール(HPG)及びポリグリセロールデンドリマー(PGD))に着目し、枝分かれ度の違いと化学修飾を通じて水の構造を定量的に変化させ、水の構造と分子構造パラメータとの相関性を明らかにする。その上で、血液適合性の指標となるタンパク質吸着及び細胞接着を評価し、水の構造と血液適合性との関連性を明らかにすることで、独自の血液適合性材料としての学術的根拠を得ることを目的とした。完全分岐構造のPGDと不完全分岐構造のHPGの二分子を比較することで分岐性の違いを評価した。近年生体適合性の獲得に重要とされている中間水の存在を証明し,PGD, HPGどちらも既存の生体適合性ポリマーの中間水量よりも有意に多いことを見出した。一方,不棟水量はPGDの方がHPGより多く,立体構造の違いが不棟水の違いに反映されることを明らかにした。さらに,HPGのラジカル重合条件を見出し、これを金基板表面グラフト重合へ適用した。新奇重合体の化学構造と水和構造及び血液適合性の関連性を考察するため、化学構造の異なるモノマーを調製した。具体的には,グリセロールデンドロンメタクリレート ,メトキシ化グリセロールメタクリレート,グリセロールメタクリレート およびポリエチレングリコールメタクリレートを調製し,表面開始原子移動ラジカル重合によって基板にポリマーブラシとして修飾し,表面物性を解析した。それぞれのポリマーの水和構造を示差走査熱量測定から、血中タンパク質吸着を水晶振動子マイクロバランス法から評価した。その結果,化学構造に依らず0.05 g/g程度の中間水を有するポリマーブラシ修飾表面が,いずれも血漿タンパク質の吸着を抑制することを示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

HPG, PGDにおける中間水の存在を証明し、これと生体適合性の指標となるタンパク質吸着を評価し、水の構造と生体適合性との関連性を考察した。この内容は研究計画に示した内容を概ね網羅していることから、おおむね順調に進展していると評価した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、中間水を有し、かつ不凍水を有するHPGの特徴に着目し、HPGをベースとした水圏機能材料して、ゲルやフイルムの作製と評価を進め、生体適合性材料としての可能性を追求する予定です。

Report

(1 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results)

  • [Int'l Joint Research] Department of Chemical Engineering/National Cheng Kung University(その他の国・地域 (台湾))

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Dept. Chem. Mater. Eng./National University of Kaohsiung(その他の国・地域 (台湾))

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] College of Pharmacy/Chung-Ang University(韓国)

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      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of tethered sheet-like motif and asymmetric topology on hydrogelation of star-shaped block copolypeptides2022

    • Author(s)
      Huang Ching-Chia、Phan Thi Ha My、Ooya Tooru、Kawasaki Shiho、Lin Bi-Yun、Jan Jeng-Shiung
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 250 Pages: 124864-124864

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2022.124864

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Synthesis and Hydrogelation of Star-Shaped Graft Copolypetides with Asymmetric Topology2022

    • Author(s)
      Phan Thi Ha My、Yang Yu-Hsun、Tsai Yi-Jen、Chung Fang-Yu、Ooya Tooru、Kawasaki Shiho、Jan Jeng-Shiung
    • Journal Title

      Gels

      Volume: 8 Issue: 6 Pages: 366-366

    • DOI

      10.3390/gels8060366

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hydrotropic Hydrogels Prepared from Polyglycerol Dendrimers: Enhanced Solubilization and Release of Paclitaxel2022

    • Author(s)
      Ooya Tooru、Lee Jaehwi
    • Journal Title

      Gels

      Volume: 8 Issue: 10 Pages: 614-614

    • DOI

      10.3390/gels8100614

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Catechin-Albumin Conjugates: Enhanced Antioxidant Capacity and Anticancer Effects2022

    • Author(s)
      Ooya Tooru、Haraguchi Izumi
    • Journal Title

      International Journal of Food Science

      Volume: 2022 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1155/2022/1596687

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Self-assembly of Copolymers Consisting of a Glycerol-based Monomer and a Vitamin E Monomers2022

    • Author(s)
      劉 暁渓, 松田萌美, 大谷 亨
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリアミンとポリグリセロールデンドリマーとの超分子ゲル化2022

    • Author(s)
      川崎詩歩, 大谷 亨
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素結合を利用した樹状グリセロール修飾ポリロタキサンのゲル化と生分解2022

    • Author(s)
      田中清貴, 大谷 亨
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリビニルアルコールヒドロゲルの物性に及ぼすポリグリセロール添加の影響2022

    • Author(s)
      山本 彩, 大谷 亨
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 多価水素結合により会合したポリロタキサンゲルの水中での溶解挙動2022

    • Author(s)
      田中清貴, 大谷 亨
    • Organizer
      第68回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] グリコールキトサンとポリオールとの組み合わせによる迅速のゲル化現象の解析2022

    • Author(s)
      川崎詩歩, 大谷 亨
    • Organizer
      第68回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 枝分かれ構造を側鎖に有するポリマーの精密グラフト重合と特性評価2022

    • Author(s)
      木下裕貴, 合田 碧, 村上大樹, 田中 賢, 大谷 亨
    • Organizer
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 分岐ポリグリセリンポリマーブラシの水和構造2022

    • Author(s)
      木下裕貴, 合田 碧, 福本昌平, 村上大樹, 田中 賢, 大谷 亨
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会関西ブロック 第17回若手研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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