Photo-responsive properties of novel functional polymers realizing versatile photo-control of biosystems

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02578
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Sumaru Kimio 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (40344436)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高木 俊之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10248065)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光応答水溶化 / 細胞操作 / オンプレートDDS / 光二量化

Outline of Final Research Achievements

Using polymer systems incorporated with o-nitrobenzaldehyde(NBA), we examined photo-control of cell culture systems. With respect to the technology to detach the adherent cells from the substrate upon light irradiation, we improved the the long term stability of photo-dissoluble polymer in the culture medium, which had been problematic, by introducing hydrophobic monomer. Further, by increasing the amount of the hydrophobic component, we established a technology to control the delivery of drug to the cells on the substrate in a spatio-temporal manner. On the other hand, based on the observation that photo-irradiation to acetal-protected NBA group increased the immobilization stability of the polymer in aqueous systems, we found novel photoresponsive motives which crosslink polymer in sharp response to light.

Free Research Field

光機能性バイオポリマー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、培養基材上に接着する細胞に対して、選択的に剥離操作あるいは薬物投与をオンデマンドに行うための要素技術を確立するに至った。これは、既に先行して我々が実用化した光による高速細胞マニピュレータに対して、細胞殺傷のみならず、生きたままの選択的回収する操作を新たに付与するものである。さらに、本研究で新規に確立した、任意の細胞に対して任意をタイミングで薬物を投与する技術は、培養細胞群における個々の細胞の振る舞いの解析（シングルセル解析）において、強力な操作ツールとなることが期待される。さらに、新たに見出された光応答架橋モチーフは、培養環境のゾル-ゲル転移を光で誘起する新技術実現を示唆した。