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2015 Fiscal Year Annual Research Report

Function of cell adhesion on protein-adsorbed well-defined nanostructured interface

Research Project

Project/Area Number 24241042
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

高井 まどか  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40287975)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Keywordsナノ相分離 / ブロックコポリマー / タンパク質 / 細胞
Outline of Annual Research Achievements

近年,材料のナノスケールの構造がタンパク質吸着に影響を与え,その吸着状態の違いが様々な異なる細胞接着を誘起することが示唆されている.このことは新しい生体適合性材料を設計する上で重要な知見になると期待できる.今年度は、親水部としてpoly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) (PMPC)、疎水部としてpoly(3-(methacryloyloxy)propyltris(trimethylsilyloxy)silane) (PMPTSSi)を有する両親媒性ブロックコポリマーを用いて、フィブロネクチン(FN)と同スケールのナノ相分離構造を作製し,ナノ相分離のパターン構造によるFN吸着状態の違いを解析した.可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合により、poly(MPTSSi-block-MPC) (BP1)と poly(MPTSSi-block-MPC-block-MPTSSi) (BP2)を作製した.BP1, BP2共に仕込み比MPTSSi : MPC = 3 : 7 (モル比)で合成した.それぞれのポリマー溶液をコートした表面を透過型電子顕微鏡 (TEM)により相分離構造を確認したところ、BP1では25 nm程度の疎水性ドット状ドメインを有した構造であり,BP2は相が反転した構造が観察された.ELISA法により各基板上のRGD露出量を測定した.BP1, BP2, PMPTSSiの表面でRGDモチーフの露出度に有意差はなかった.また,RGDモチーフの露出量をQCMにより測定したFN吸着量で割ることにより,一分子当たりの構造変化度を算出した.BP1, BP2に比べPMPTSSiでは構造変化が小さい傾向にあり,ナノ相分離構造によってFNの構造変化がより誘起されたことがわかった.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (41 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Acknowledgement Compliant: 8 results,  Open Access: 1 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 10 results) Book (2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] KTH Royal Institute of Technology/Biomedical and X-ray Physics/Department of Applied Physics(Sweden)

    • Country Name
      Sweden
    • Counterpart Institution
      KTH Royal Institute of Technology/Biomedical and X-ray Physics/Department of Applied Physics
  • [Journal Article] Enhancement of Cell Adhesion on a Phosphorylcholine-Based Surface through the Interaction with DNA Mediated by Ca2+ Ions2016

    • Author(s)
      Tomoyuki Azuma, Yuji Teramura, Toru Hoshi, Madoka Takai
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 120 Pages: 12272-12278

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b08741

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Formation of reversed nanoscale phase-separated structures using poly (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)-based amphiphilic block copolymers2016

    • Author(s)
      Yukari Hiraguchi, Keiichiro Kushiro, Madoka Takai
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 99 Pages: 166-172

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2016.06.065

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Significant Heterogeneity and Slow Dynamics of the Unfolded Ubiquitin Detected by the Line Confocal Method of Single-Molecule Fluorescence Spectroscopy2016

    • Author(s)
      Masataka Saito, Supawich Kamonprasertsuk, Satomi Suzuki, Kei Nanatani, Hiroyuki Oikawa, Keiichiro Kushiro, Madoka Takai, Po-ting Chen, Eric H.-L. Chen, Rita P.-Y. Chen, Satoshi Takahashi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 120 Pages: 8818-8829

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b05481

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Simultaneous characterization of protein-material and cell-protein interactions using dynamic QCM-D analysis on SAM surfaces2016

    • Author(s)
      Keiichiro Kushiro, Chih-Hao Lee, Madoka Takai
    • Journal Title

      Biomaterials Science

      Volume: 4, Pages: 989-997

    • DOI

      10.1039/c5bm00613a

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cellular Response to Non-contacting Nanoscale Sublayer: Cells Sense Several Nanometer Mechanical Property2016

    • Author(s)
      Tomoyuki Azuma, Yuji Teramura, Madoka Takai
    • Journal Title

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      Volume: 8 Pages: 10710-10716

    • DOI

      10.1021/acsami.6b01213

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Unanchored Micro-Tumors in an Ultrasonic Actuated Multi-Well Microplate with Protein Repellent Coating2016

    • Author(s)
      Olofsson K, Carannante V, Frisk T, Kushiro K, Takai M, Wiklund M
    • Journal Title

      20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2016)

      Volume: 1 Pages: 409-410

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 両親媒性ブロックコポリマーによるナノ相分離構造表面上でのタンパク質吸着と細胞接着挙動解析2016

    • Author(s)
      平口侑香里、久代京一郎、高井まどか
    • Journal Title

      表面科学

      Volume: 37 Pages: 207-212

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Polymer brush biointerfaces for highly sensitive biosensors that preserve the structure and function of immobilized proteins2015

    • Author(s)
      Kenji Takasu Keiichiro Kushiro Katsuyoshi Hayashi, Yuzuru Iwasaki, Suzuyo Inoue, Emi Tamechika, Madoka Takai
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B, Chemical

      Volume: 216 Pages: 428-433

    • DOI

      10.1016/j.snb.2015.04.056

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Stable surface coating of silicone elastomer with phosphorylcholineand organosilane copolymer with cross-linking for repelling proteins2015

    • Author(s)
      Koji Nagahashi, Yuji Teramura, Madoka Takai
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      Volume: 134 Pages: 384-391

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2015.07.040

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Role of Interfacial Water in Protein Adsorption onto Polymer Brushes as Studied by SFG Spectroscopy and QCM2015

    • Author(s)
      Daiki Nagasawa,Tomoyuki Azuma, Hidenori Noguchi, Kohei Uosaki, Madoka Takai
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 119 Pages: 17193-17201

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b04186

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Slope-Dependent Cell Motility Enhancements at the Walls of PEG-Hydrogel Microgroove Structures2015

    • Author(s)
      Keiichiro Kushiro, Takamasa Sakai, Madoka Takai,
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 31 Pages: 10215-10222

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b02511

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] マイクロ生化学チップの表面修飾・改質技術2015

    • Author(s)
      高井まどか
    • Journal Title

      クリーンテクノロジー

      Volume: 25 Pages: 38-42

  • [Journal Article] 高機能バイオセンシングマテリアルの設計と作製2015

    • Author(s)
      高井まどか
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 82 Pages: 1091-1095

  • [Presentation] 界面ナノ制御による高性能バイオデバイス創成2017

    • Author(s)
      高井まどか
    • Organizer
      杜の都女性研究者エンパワーメント推進事業 第21回情報バイオトロニクス研究会、電気通信研究所共同プロジェクト研究会 「ナノ・バイオおよびナノ・有機融合分野で活躍する女性達」
    • Place of Presentation
      電気通信研究所 ナノ・スピン総合研究棟、東北大学、仙台市
    • Year and Date
      2017-02-03 – 2017-02-03
    • Invited
  • [Presentation] Effect of non-contacting sublayer of di-block polymer brush on cell behavior2016

    • Author(s)
      Tomoyuki Azuma, Yuji Teramura, Madoka Takai
    • Organizer
      The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2016)
    • Place of Presentation
      Fukuoka International Congress Center, Fukuoka
    • Year and Date
      2016-12-15 – 2016-12-15
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Advanced interface of polymeric biomaterials for biomedical devices2016

    • Author(s)
      Madoka Takai
    • Organizer
      JSPS-DST Asian Academic Seminar 2016
    • Place of Presentation
      Tokyo Univ., Tokyo
    • Year and Date
      2016-12-14 – 2016-12-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 高分子ナノ薄膜の粘弾性の違いが上皮細胞の接着に与える影響2016

    • Author(s)
      東倫之、寺村裕治、久代京一郎、高井まどか
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、福岡市
    • Year and Date
      2016-11-21 – 2016-11-21
  • [Presentation] Implantation of artificial heart with MPC polymer-coated silicone surface2016

    • Author(s)
      Yeh ShuYun, 寺村裕治、高井まどか、圦本晃海、原伸太郎、磯山隆、阿部裕輔
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、福岡市
    • Year and Date
      2016-11-21 – 2016-11-21
  • [Presentation] Surface modification of biocompatible polymer on silicone for medical use2016

    • Author(s)
      Madoka Takai, Shu Yun Yeh, Koji, Nagahashi, Yuji Teramura
    • Organizer
      Biomaterials International 2016
    • Place of Presentation
      Kenting, Taiwan
    • Year and Date
      2016-10-30 – 2016-11-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Advanced surface modifications of blood analysis devices by biocompatible polymer2016

    • Author(s)
      Madoka Takai
    • Organizer
      The 3rd International Conference on Universal Village (UV2016)
    • Place of Presentation
      Nagoya Univ., Aichi
    • Year and Date
      2016-10-06 – 2016-10-07
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Biocompatible phosphorylcholine-based copolymer for biomedical devices2016

    • Author(s)
      Madoka Takai
    • Organizer
      Taiwan-Japan Bilateral Polymer Symposium 2016
    • Place of Presentation
      NTHU, Taiwan
    • Year and Date
      2016-09-09 – 2016-09-09
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] リン脂質およびリン脂質ポリマーとタンパク質の相互作用2016

    • Author(s)
      高井まどか、島内寿徳
    • Organizer
      平成28年度 生理研研究会「生体界面研究会」
    • Place of Presentation
      生理研研究所(明大時地区)、愛知
    • Year and Date
      2016-07-04 – 2016-07-05
  • [Presentation] Soft-interface Design for highly Sensitive Biosensor2016

    • Author(s)
      Madoka Takai
    • Organizer
      CIMTEC 2016
    • Place of Presentation
      Perugia, Italy
    • Year and Date
      2016-06-05 – 2016-06-09
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ブロックポリマーブラシの非接触層が細胞接着に与える影響2016

    • Author(s)
      東倫之、寺村裕治、高井まどか
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場・展示場、神戸市
    • Year and Date
      2016-05-27 – 2016-05-29
  • [Presentation] 両親媒性ブロックコポリマーによるナノ相分離構造のパターンによる吸着タンパク質解析2016

    • Author(s)
      平口侑香里、久代京一郎、寺村裕治、高井まどか
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場・展示場、神戸市
    • Year and Date
      2016-05-27 – 2016-05-29
  • [Presentation] PMPCポリマーのアミロイド形成抑制効果2016

    • Author(s)
      島内寿徳、岩村美樹、高井まどか、木村幸敬
    • Organizer
      化学工学会第81年会
    • Place of Presentation
      関西大学、千里山キャンパス、吹田市
    • Year and Date
      2016-03-15 – 2016-03-15
  • [Presentation] 親疎水ナノ相分離表面での細胞接着/非接着2016

    • Author(s)
      高井まどか
    • Organizer
      表面技術協会第61回『ナノテク部会』研究会
    • Place of Presentation
      東京ビックサイト
    • Year and Date
      2016-01-16 – 2016-01-16
    • Invited
  • [Presentation] ナノ相分離構造を用いた吸着タンパク質パターンの違いによる細胞接着挙動変化2015

    • Author(s)
      平口侑香里、久代京一郎、高井まどか
    • Organizer
      バイオテクノロジー&エレクトロニクス研究討論会
    • Place of Presentation
      葉工業大学東京スカイツリータウンキャンパス、東京
    • Year and Date
      2015-12-11 – 2015-12-11
  • [Presentation] ブロックポリマーを用いたナノドメイン構造表面への細胞接着機構解析2015

    • Author(s)
      平口侑香里、久代京一郎、高井まどか
    • Organizer
      2015年真空・表面化学合同講演会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場、つくば
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-01
  • [Presentation] DNAを介したタンパク質‐ホスホリルコリン基間相互作用の解析2015

    • Author(s)
      東倫之、寺村裕治、星徹、高井まどか
    • Organizer
      第64回高分子討論会
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス、仙台
    • Year and Date
      2015-09-15 – 2015-09-15
  • [Presentation] 埋め込みデバイスへの応用を目指したカーボン系材料への生体親和性ポリマー修飾2015

    • Author(s)
      高井まどか、黄士恭、久代京一郎
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場、名古屋
    • Year and Date
      2015-09-14 – 2015-09-14
  • [Presentation] Stable surface coating of silicone elastomer with phosphorylcholine and organosilane copolymer with cross-linking for medical devices,2015

    • Author(s)
      Koji Nagahashi, Yuji Teramura, Madoka Takai
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Materials Science and Surface Technology 2015
    • Place of Presentation
      KGU Kannai Media Center, Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2015-08-05 – 2015-08-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cell adhesion behavior on the surface of nano-domain structure by amphiphilic block-copolymers,2015

    • Author(s)
      Madoka Takai
    • Organizer
      International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Auditorium WPI-MANA building
    • Year and Date
      2015-07-19 – 2015-07-30
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ナノ界面構造を制御した医療デバイスの開発2015

    • Author(s)
      高井まどか
    • Organizer
      2015年度、第1回 CAC フォーラム
    • Place of Presentation
      日本化学会、化学会館(神田)
    • Year and Date
      2015-07-15 – 2015-07-15
    • Invited
  • [Presentation] ナノ相分離構造を用いた吸着タンパク質の吸着形態による細胞接着挙動2015

    • Author(s)
      平口侑香里、林智広、久代京一郎、高井まどか
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター、札幌
    • Year and Date
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [Presentation] セラミックへの防汚性付与を目指した親水性ポリマー表面の創製2015

    • Author(s)
      野口礼、長橋考治、宇都宮健、平本浩二、井須紀文、高井まどか
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター、札幌
    • Year and Date
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [Book] バイオマテリアル: その基礎と先端研究への展開2016

    • Author(s)
      岡野光夫監修、田畑泰彦, 塙隆夫編著
    • Total Pages
      354
    • Publisher
      東京化学同人
  • [Book] すごいぞ!身のまわりの表面科学 ツルツル、ピカピカ、ザラザラの不思議2015

    • Author(s)
      日本表面科学会編
    • Total Pages
      272
    • Publisher
      講談社 ブルーバックス
  • [Remarks] 東京大学大学院工学系研究科 高井研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/takai/article/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 耐汚染性表面修飾剤、及び表面処理方法2015

    • Inventor(s)
      高井まどか・野口礼・井須紀文・長島理・三浦正嗣
    • Industrial Property Rights Holder
      高井まどか・野口礼・井須紀文・長島理・三浦正嗣
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-159752
    • Filing Date
      2015-08-13

URL: 

Published: 2018-01-16  

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