2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25870267
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
松村 和明 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 准教授 (00432328)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 凍結保存 / 両性電解質高分子 / 固体NMR / RAFT重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体1H-NMRおよび23Na-NMRにて、凍結保護作用のあるカルボキシル化ポリリジン（COOH-PLL）/生理食塩水溶液の低温時における高分子鎖、水分子およびナトリウム分子の動きを測定した。対照としてジメチルスルホキシド（DMSO）溶液、ポリエチレングリコール（PEG）溶液、生理食塩水の測定も行った。-40℃から室温までの温度範囲で測定し、水のプロトンの信号強度から残存水を定量したところ、DMSO溶液で最も残存水量が多くなり、COOH-PLLではPEGよりも残存水量は少なかった。必ずしも残存水のみで凍結保護能を評価出来るわけでは無いことが分かった。23Na-NMRの結果より、COOH-PLLは低温時に高分子マトリックスを形成し、ナトリウムイオンの運動性を抑制することであたかも高分子に束縛された固体のように振る舞わせることで浸透圧への寄与を弱めていることが分かった。すなわち、凍結に伴う急激な浸透圧変化を弱めるバッファーとして機能することで凍結傷害を防止している可能性が確認された。可逆的不可開裂連鎖移動（RAFT）重合で得られた両性電解質高分子および双性イオン高分子を同様に固体NMR測定したところ、低温での高分子の動きと凍結保護能に良い相関が見られた。すなわち、低温で高分子の動きが抑制される事で塩のトラップが起こり、浸透圧の上昇抑制が行われていることが両性電解質高分子の凍結保護のメカニズムであることが示唆される結果となった。リポソームを用いた膜傷害実験もそれらの結果を指示する結果であった。凍結時の濃縮を制御することを利用した新たな試みとして、凍結濃縮時による有用物質の膜近辺への集積技術を利用したタンパク質デリバリーに関する知見も得られた。また、両性電解質高分子によるタンパク質の凝集抑制効果の発見など、研究の異分野への発展も認められる。
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