Creation of novel artificial cells consisting of non-natural synthetic polymers

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04863
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: Yoshida Eri 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60263175)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 人工細胞モデル / 高分子ジャイアントベシクル / 生体膜 / 自己組織化 / 両親媒性ジブロック共重合体 / 光精密リビングラジカル重合 / 重合誘導型自己組織化 / 人工生命

Outline of Final Research Achievements

With the aim of elucidating the possibility of artificial life employing non-natural compounds, this study investigated the creation of biomembrane morphologies and dynamic behaviors in synthetic polymer aggregates with similarity to cells in their structure. This investigation demonstrated that polymer giant vesicles, composed of amphiphilic diblock copolymers, could exhibit various cellular features such as the morphology of the nuclear envelope with numerous pores, neuron-like tubular extensions, erythrocyte-like morphological transformations, and the process of cup-like vesicle formation. These results highlight the potential of designing and self-assembling diblock copolymers to pave the way for the creation of artificial life using non-natural synthetic polymers.

Free Research Field

高分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、生物学をはじめ、高分子化学や有機合成化学、コロイド化学、超分子科学など、幅広い分野に人工生命創製の手がかりを与えるものであり、学術的研究の進歩と発展を促す。また、生命誕生の起源の解明を助ける。一方、単細胞生物であるバクテリアの人工モデルとして、その生産活動を利用したバイオ燃料開発への応用や、極限環境条件下で増殖する古細菌のモデルとして、極限環境に生息するバクテリアの工業的な利用にも役立つことから、産業の発展にも寄与する。