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2015 Fiscal Year Annual Research Report

新規ナノチェッカーボード構造を有する非膨潤ゲルの創製

Research Project

Project/Area Number 14J06051
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

鎌田 宏幸  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Keywordsハイドロゲル / 膨潤 / 分解誘起膨潤
Outline of Annual Research Achievements

昨年度には,温度応答性高分子を導入することで,生理条件下で膨潤挙動が制御されたハイドロゲルを構築した.しかし,この特殊な設計をもってしても,ハイドロゲルが分解するにつれ,新たな膨潤が誘起されてしまうことが課題であった (分解誘起膨潤).多くの生体応用においては,ハイドロゲルは役目を終えた後に分解し,体外に排出されることが求められる.そのため,分解誘起膨潤を克服可能な新たなメカニズムの探索が必要であった.

そこで本年度は,分子レベルで"膨潤しにくい"高分子からハイドロゲルを構築することを試みた.高分子ゲルの膨潤挙動を予測するのに最適なFlory-Rehner理論によれば,水中における溶解度パラメーター (χ) が0.53程度となる高分子からハイドロゲルを構築すれば,膨潤が分子レベルで抑制された状態となることがわかっている.そこで本研究では,親水性N,N-dimethylacrylamideおよび疎水性N-tert-butylacrylamideからなる"水に馴染みにくい"コポリマーをハイドロゲルの構成成分として採用した.得られたハイドロゲルをダルベッコりん酸緩衝生理食塩水 (D-PBS) に浸漬させ,その膨潤度の温度依存性を検討した.すると,生体温度である37℃において,このハイドロゲルは膨潤しないということが明らかとなった.更に,ハイドロゲルの分解試験を行ったところ,このハイドロゲルはある一定の程度の膨潤度を保ったまま分解が進行することが判明した.これはFloryらの理論的予測と一致するものである.

このように,水への馴染みやすさを調節した合成高分子を用いることで,分解誘起膨潤が抑制されたハイドロゲルの合成に成功した.これは,薬物担体や細胞の足場として利用する場合などにおいて,安全に分解して体外へ排出される材料を実現するための要素技術として極めて重要なものである.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (2 results)

All 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Design of Hydrogels for Biomedical Applications2015

    • Author(s)
      Hiroyuki Kamata, Xiang Li, Ung-il Chung, and Takamasa Sakai
    • Journal Title

      Advanced Healthcare Materials

      Volume: 4 Pages: 2360-2374

    • DOI

      10.1002/adhm.201500076

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Design of hydrogels with controlled swelling properties by tuning the chemical structure of polymer backbones2015

    • Author(s)
      Hiroyuki Kamata
    • Organizer
      The international chemical congress of pacific basin societies 2015 (Pacifichem 2015)
    • Place of Presentation
      Hawaii (US)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-12-27  

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