2019 Fiscal Year Research-status Report
遠心分離システムによりUV照射と超音波振動を併用したマイクロゲルビーズの生成
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19K14920
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
倉科 佑太 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40801535)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ハイドロゲル / グルコース応答性ゲル / コアシェル / 超音波 / 温度応答性ゲル / 微細加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロゲルビーズの生成はDDSをはじめとした種々の分野において期待されている．特に，水溶液中で高速にマイクロゲルビーズを生成できる遠心分離法は高速で微量のサンプルを生成できることや生成後の洗浄が不要なことから注目を集めている．しかし，分子量の低いモノマの重合によるマイクロゲルビーズの生成が困難であることやビーズ径を微小化することが困難であることからDDSへの応用が難しい．このため，本研究では，遠心分離に電源供給装置を設置し，遠心分離中のUV照射や射出中のガラス管の超音波振動による固有振動モードを用いることでグルコース量に応答する微小な刺激応答性マイクロゲルビーズの生成を行う．
本年では，グルコースに応答できるハイドロゲルビーズの生成に着手し，UV照射による光重合と遠心分離によるイオン架橋を同時に行うことで，グルコース応答性ハイドロゲルビーズを製作した．加えて，血糖値測定のためのグルコース応答性ゲルと薬剤放出のための温度応答性ゲルを両方具備したアルギン酸のシェルを具備したヤヌス型のハイドロゲルビーズの生成に成功した．また，このようにコアシェル型のハイドロゲルビーズが生成できる要因について，各条件を精査することで，その生成メカニズムについても今年度の研究を通じて明らかとした．
今後は，超音波振動により極小ハイドロゲルビーズを製作できるように，ガラス管を振動させられるように圧電素子を用いて治具を製作する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
マイクロゲルビーズは，DDSをはじめとした体内で活躍するインテリジェントデバイスとして注目を集めている．従来の方法では，アルギン酸ナトリウムを塩化カルシウムの溶液中に投射してマイクロゲルビーズを形成するが，遠心分離後にUV照射して光重合させると，分子量の小さいモノマは硬化前にアルギン酸カルシウムの網目から抜け出してゲル化できず，遠心分離によるマイクロビーズの形成では，小さなビーズを生成することは困難であった．このため，本研究ではDDSへの応用を見据えた遠心分離による生成法を用いて機能性を有した微小マイクロゲルビーズを生成する．
上記の目的を踏まえて本年では，グルコースに応答できるハイドロゲルビーズの生成に着手した．その際，遠心分離中にUV照射を施すことでアルギン酸のイオン架橋とアクリルアミドやイソプロピルアクリルアミドの光重合を組み合わせることで，アルギン酸のシェル，刺激応答性ゲルのコアを有したハイドロゲルマイクロビーズを生成した．コアを製作する際には，θ状に内部が分割されているガラス管を用いてとグルコース応答蛍光分子を含有したアクリルアミドを主材としたグルコース応答性ポリマとイソプロピルアクリルアミドを主材とした温度応答性ポリマを区分けすることで，血糖値測定のためのグルコース応答性ゲルと薬剤放出のための温度応答性ゲルを両方具備したアルギン酸のシェルを具備したヤヌス型のハイドロゲルビーズの生成に成功した．Ex vivo試験として鶏肉に本ビーズを含有し，血糖値測定と薬剤徐放が可能であることを確かめた．このように，本年度の目的であるグルコース応答性のハイドロゲルを生成し，それに加えて薬剤徐放の仕組みもデバイスに組み込むことに成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では，本年度で達成したグルコース応答性ハイドロゲルビーズの生成に加えて，圧電素子を用いてガラス管に微細な振動を加えることで，極小のハイドロゲルビーズを生成する．その際，遠心力により，重力の負荷が生じていることから，強力な加工用のランジュバン型振動子を設計目標として，その製作に取りかかる予定である．
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Research Products
(5 results)
