2019 Fiscal Year Annual Research Report
Biomedical applications utilizing original characteristics of nano-cellulose and nano-chitin
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17H01480
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
寺本 好邦 京都大学, 農学研究科, 准教授 (40415716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北口 公司 岐阜大学, 応用生物科学部, 助教 (50508372)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | セルロース / キチン / キトサン / ナノファイバー / バイオセンシング / 細胞培養 / マイクロ流体ペーパー分析デバイス（μPADs） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
A.紙ベースの分析用デバイスであるマイクロ流体ペーパー分析デバイス（μPADs）は，安価，廃棄が簡便，持ち運びが容易といった利点を持ち，途上国の医療診断やホームヘルスケア等への応用が期待されている。本研究では，成膜すると優れた酸素バリア性を有するフィルムが得られるTEMPO酸化セルロースナノファイバー（TOCN）に着目して，μPADsへの応用を目指した研究を行っている。前年度までに，TOCNを用いて不安定分子を紙基板上で安定的に保持し，農薬検出用μPADsの作製に成功した。本年度は，TOCNの性状による不安定分子保存能の違いを調査した。μPADs設計時のTOCNの役割を明確化するために，繊維径の異なる手抄き紙を調製して，TOCNによる流速制御のデータを取得した。
B.本年度は，表面修飾キチン系ナノファイバー（NF）を使った高伸縮性の細胞接着ゲルについて様々な成果を得た。このようなゲルは取り扱いが容易であり，インクジェットや3Dプリンタ等で立体的に成形できる可能性がある。この目的のために，キチン系NFの表面にビニル重合性官能基を導入し，得られる表面修飾NFを水系でN-イソプロピルアクリルアミド（NIPAM）モノマーと共重合した。キトサンNFを無水マレイン酸で修飾すると，NIPAMとの共重合により伸縮性ゲルが得られた。しかしながらマウス線維芽細胞の接着性はキトサンNFそのものよりも大きく低下した。これはNFがアニオンかされたことによるものと示唆された。キチンNFの表面をカチオン化すると同時に重合性官能基を導入すると，最終的に所望の細胞接着性高伸縮ヒドロゲルを得られた。得られたゲルに付着した細胞は，ポリNIPAMの温度応答性に起因して，冷却することによって剥離させることができた。
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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
代表者の岐阜大から京大への転任に伴い，Aでは担当の学生の変更があったが，比較的スムーズに引き継ぐことができた。Bは主として岐阜大に残った学生と連絡を密にとり，高伸縮細胞接着ゲルという，当初の想定を上回る材料創製を例証することができた。その他にも，キチン系ナノファイバーの表面脱アセチル化効果のデータも順調に収集できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
Aでは，μPADs設計におけるTOCNの役割のうち，流路設計に必要な定量的データを得て成果をまとめたい。Bでは，これまでに得ているキチン系ナノファイバーの脱アセチル化挙動とその結晶性と細胞接着性について，データを補完しながら原著論文として発表したい。
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