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高分子・ペプチドコンジュゲートの精密設計による自律応答型脂質デバイスの創製

Research Project

Project/Area Number 17J04783
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

増田 造  東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(PD) (70814010)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords機能性高分子材料 / 生体材料 / 生体膜 / 生体膜透過ペプチド
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、刺激応答性高分子・生体膜透過ペプチドの複合体を精密設計し、脂質二重膜に作用させることで外部刺激により可逆的に脂質二重膜のシート・ベシクル構造転移を誘起可能な「自律応答型脂質デバイス」の創製を目指すものである。
本年度は、高分子材料の設計としてカチオン性のpoly(allylamine) (PAA)を主鎖に、側鎖に親水性のdextran (Dex)と温度応答性のpoly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)をもつ混合グラフト共重合体 (PAA-g-PNIPAAm/Dex, PAND) を検討した。ここでは共重合体の親・疎水性を制御するため、種々のDex導入率の共重合体を調製した。PANDは生体膜透過ペプチドE5と複合体を形成し、E5のヘリックス構造を誘起した。さらに、E5/PAND複合体をリポソームに作用させたところ、温度応答性高分子PNIPAAmの相転移とカップリングして脂質膜形態の温度依存性を持つこと及び温度変化による脂質膜形態が制御できる可能性が示された。特に、シート・ベシクル形状制御において、温度応答性/親水性側鎖の導入率を適切に制御することで効率よく形態制御が達成できることが示唆された。これは高分子材料により、二次元脂質膜エッジの安定性が操作可能であることを示すものであり、生体膜の動的な振る舞いの解明や、新しい生体材料創製につながると考えられる。
さらに、E5の作用において検討したところ、E5は流動的な膜には相互作用したが固体的な膜には相互作用しなかった。さらに、カチオンくし型共重合体存在下において、この膜に対する選択性を維持しつつ、液体的な脂質膜においてE5の膜透過性の活性化がみられた。他にも精密ラジカル重合法を利用した新規なリポソーム表面への高分子鎖修飾法の開拓にも成功している。
一連の成果は、国内外の学会にて発信に務めた。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Liposome-Surface-Initiated ARGET ATRP: Surface Softness Generated by “Grafting from” Polymerization2019

    • Author(s)
      Masuda Tsukuru, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 35 Issue: 16 Pages: 5581-5586

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b00450

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cationic Copolymers Act As Chaperones of a Membrane-Active Peptide: Influence on Membrane Selectivity2019

    • Author(s)
      Sakamoto Wakako, Masuda Tsukuru, Ochiai Takuro, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 5744-5751

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.8b01582

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Thermoresponsive Cationic Comb-Type Copolymer Enhances Membrane Disruption Activity of an Amphiphilic Peptide2018

    • Author(s)
      Masuda Tsukuru、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 19 Issue: 4 Pages: 1333-1339

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.8b00197

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  • [Journal Article] 「”スマート”な機能を持つ高分子ゲル -先端医療・生体機能の模倣への挑戦2018

    • Author(s)
      増田造、丸山厚
    • Journal Title

      化学

      Volume: 3 Pages: 68-69

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    • Author(s)
      増田造、秋元文、吉田亮
    • Journal Title

      バイオマテリアル -生体材料-

      Volume: 36 Pages: 22-23

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    • Author(s)
      Masuda Tsukuru、Shimada Naohiko、Sasaki Taira、Maruyama Atsushi、Akimoto Aya Mizutani、Yoshida Ryo
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 56 Issue: 32 Pages: 9459-9462

    • DOI

      10.1002/anie.201705277

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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    • Author(s)
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      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
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      増田造・嶋田直彦・丸山厚
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      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
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      第67回 高分子討論会
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      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
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  • [Presentation] 温度応答型カチオン性くし型共重合体/ペプチド複合体による脂質膜のシート・ベシクル転移制御2018

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      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
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      第28回 日本MRS年次大会
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  • [Presentation] A thermo-responsive cationic comb-type copolymer enhances membrane permeabilizing activity of an amphiphilic peptide2018

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      Masuda Tsukuru, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
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      Gelsympo 2018
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  • [Presentation] Smart lipid membrane devices: Control of lipid membrane morphology by thermoresponsive cationic comb-type copolymer/peptide complex2018

    • Author(s)
      Masuda Tsukuru, Ochiai Takuro, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
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      International Polymer Conference 2018
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      2018 Annual Research Report
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  • [Presentation] Smart lipid membrane devices: Lipid membrane morphology control by a thermoresponsive cationic comb-type copolymer/peptide nano-assembly2018

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      1st Glowing Polymer Symposium in KANTO
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  • [Presentation] Vesicle-to-sheet Transition of Copolymer Modified Liposomes with Membrane Disruptive Peptide2018

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      Takenaka Tomoka, Ochiai Takuro, Sakamoto Wakako, Masuda Tsukuru, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
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      10th International Peptide Symposium
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  • [Presentation] Design of thermo-responsive cationic comb-type copolymer that enhances the membrane disruption activity of an amphiphilic peptide2018

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      Tsukuru Masuda, Naohiko Shimada, Atushi Maruyama
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      MANA International Symposium 2018
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  • [Presentation] 温度応答型カチオン性くし型共重合体の設計と膜破壊ペプチドの活性制御2018

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      増田造・嶋田直彦・丸山厚
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      増田造・嶋田直彦・佐々木泰・丸山厚・秋元文・吉田亮
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      第27回 バイオ・高分子シンポジウム
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      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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