2017 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of elastic gel platform through the rational design of self-assembling polypeptides
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16H05911
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
鳴瀧 彩絵 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10508203)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノバイオ / 生体材料 / ポリペプチド / エラスチン / ゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エラスチンは生体組織に弾性・伸縮性を付与する重要な機能性タンパク質であるが、その高い疎水性に由来するハンドリングの難しさから、材料利用が大幅に遅れている。本研究は、「使いやすいエラスチン系材料の開発」を通じて、医療や生体材料研究のためのプラットフォームとなる新しい材料群を創出することを目的とした。研究代表者はこれまでに、水中で均質なナノファイバーへと自己集合するエラスチン類似ブロックポリペプチドGPGを開発してきた。平成28年度には、分岐を持つナノファイバーの構築を目指し、中央のブロック鎖長を従来のGPGの2倍としたGPPGを遺伝子工学的に作製した。また、GPG単独、またはGPGとGPPGを混合して物理ゲルを作製した。
平成29年度は、GPGとGPPGを任意の割合で混合した場合に、これらの自己集合性がどのように影響を受けるか、原子間力顕微鏡を用いて調べた。GPGおよびGPPGはそれぞれ単独でナノファイバーを形成するが、混合比がモル比で等量に近づくにつれ、ナノ粒子を形成する傾向を明らかにした。また、レオメーターを用いてGPGの動的粘弾性特性を評価した。GPGは37℃、0.3wt%の条件で貯蔵弾性率G'が損失弾性率G''を上回り、G'の値は約1kPaであった。また、GPG、およびGPGに細胞接着性配列GRGDSを付加したGPG3について、その生物学的特性を明らかにするために、これらのナノファイバー上で線維芽細胞の培養を行った。GPG3はポジティブコントロールであるフィブロネクチンと遜色のない細胞接着性および増殖性を持つことを明らかにした。
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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
当初目標は、エラスチン類似ブロックポリペプチドの合理的な分子デザインにより、既存のエラスチン系材料と比較して2桁以上低い濃度でゲル化するヒドロゲルを開発し、温度応答性インジェクタブルゲル・繰り返し変形に耐えうる弾性ゲル・薬物徐放用担体としての有用性をそれぞれ実証することである。
このうち、インジェクタブルゲルについては期待した成果が得られている。繰り返し変形に耐えうる弾性ゲルについては、架橋点となるシステイン残基を導入したポリペプチドの合成に成功しており、今後はゲル形成能の評価を行う段階に来ている。薬物徐放用担体としての有用性について、GPGナノファイバーへのタンパク質吸着性および生理活性に関する基礎的データを収集している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、GPGが形成する物理ゲルのレオロジー測定を行い、ゲルの特性を定量的に評価する。また、システイン残基を組み込んだ誘導体について、水中での自己集合性を円二色性スペクトルおよび原子間力顕微鏡によって調べるとともに、ゲル形成能を評価する。さらに、本研究課題で構築するエラスチン系材料の生物学的特性をさらに明らかにするために、GPG、およびGPGに細胞接着性配列GRGDSを付加した誘導体であるGPG3について、これらが形成するナノファイバー上における血管内皮細胞HUVECの接着および増殖性、および血小板粘着性について調べる。
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Research Products
(9 results)
