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独立した複数の超分子から成る生体分子応答性ヒドロゲルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16J10716
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 機能物性化学
研究機関大阪大学 (2017)
京都大学 (2016)

研究代表者

重光 孟  大阪大学, 工学研究科, 助教

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード超分子 / ヒドロゲル / 自己集合 / 刺激応答性 / バイオマテリアル / ナノファイバー / 超分子化学 / セルフソーテイング / 生体分子応答性
研究実績の概要

複数の超分子ファイバーが独立して機能する新奇ヒドロゲルの創出とバイオ応用を目的とした研究を行った。まずは、ペプチド型と脂質型の低分子ヒドロゲル化剤の組み合わせを検討し、Self-sorting(自己認識・他者排除)現象によって独立した超分子ファイバーを構築することのできる分子ペアを探索した。その結果、ダブルネットワーク型の超分子ヒドロゲルを創出できる複数の分子ペアを見出すことに成功した。また、共焦点レーザー顕微鏡を駆使した独自の手法によって、ダブルネットワークを可視化することにも成功し、各ファイバーの刺激に対する応答をリアルタイムにイメージングすることができた。
さらに、本研究で標的としている生体分子へとヒドロゲルの応答性を拡張するために金属イオンや酵素をゲルに加えた。その結果、複数の分子システムを有する超分子ヒドロゲルの開発に成功した。このヒドロゲルは、各分子システムの特徴を反映した合理的な刺激応答性を示すことを明らかにした。
また、酵素応答性超分子ヒドロゲルの内部に、酵素活性制御システムを組み込むことで特定のタンパク質に応答するヒドロゲルの創出にも成功した。このヒドロゲルは、酵素を有効に利用して、標的タンパク質のシグナルを増幅することが可能であるために比較的感度の良い応答が可能であった。触媒活性のないタンパク質に応答するヒドロゲルは開発は従来困難であったため、本戦略がタンパク質応答性のバイオマテリアル創出の重要な鍵となることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] An adaptive supramolecular hydrogel comprising self-sorting double nanofibre networks2018

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shigemitsu, Takahiro Fujisaku, Wataru Tanaka, Ryou Kubota, Saori Minami, Kenji Urayama, Itaru Hamachi*
    • 雑誌名

      Nature Nanotechnology

      巻: 13 号: 2 ページ: 165-175

    • DOI

      10.1038/s41565-017-0026-6

    • NAID

      120006463764

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design strategies of stimuli-responsive supramolecular hydrogels relied on structural analyses and cell-mimicking approaches2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shigemitsu, Itaru Hamachi
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 48 号: 4 ページ: 5465-5469

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.7b00070

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ real-time imaging of self-sorted supramolecular nanofibers2016

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shigemitsu, Tatsuyuki Yoshii, Tatsuya Tanida, Masato Ikeda, Ryou Kubota, Itaru Hamachi
    • 雑誌名

      Nat. Chem.

      巻: 8 号: 8 ページ: 743-752

    • DOI

      10.1038/nchem.2526

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of supramolecular hydrogel-enzyme hybrids exhibiting biomolecule-responsive gel degradation2016

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shigemitsu, Takahiro Fujisaku, Shoji Onogi, Tatsuyuki Yoshii, Masato Ikeda, Itaru Hamachi
    • 雑誌名

      Nat. Protoc.

      巻: 11 号: 9 ページ: 1744-1756

    • DOI

      10.1038/nprot.2016.099

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescence imaging of ATP in neutrophils from patients with sepsis using organelle-localizable uorescent chemosensors.2016

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Sueyoshi, Yuka Sumi, Yoshiaki Inoue, Yoko Kuroda, Kumiko Ishii, Hitoshi Nakayama, Kazuhisa Iwabuchi, Yasutaka Kurishita, Hajime Shigemitsu, Itaru Hamachi and Hiroshi Tanaka
    • 雑誌名

      Annals of Intensive Care

      巻: 64 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1186/s13613-016-0175-z

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Supramolecular hydrogels based on self-sorted nanofibers (1): Unique emergent properteis derived from the orthogonal stimuli-responsiveness2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shigemitsu, Takahiro Fujisaku, Wataru Tanaka, Ryou Kubota, Itaru Hamachi
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学・日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive Hydrogels Consisting of Double Self-sorted Supramolecular Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shigemitsu, Takahiro Fujisaku, Wataru Tanaka, Itaru Hamachi
    • 学会等名
      11th International Gel Symposium
    • 発表場所
      日本大学・津田沼キャンパス
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive Hydrogels Consisting of Double Self-sorted Supramolecular Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shigemitsu, Takahiro Fujisaku, Wataru Tanaka, Itaru Hamachi
    • 学会等名
      Gel Sympo 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Supramolecular hydrogels based on self-sorted nanofibers (1): Unique emergent properties derived from the orthogonal stimuli-responsiveness2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shigemitsu, Takahiro Fujisaku, Wataru Tanaka, Ryou Kubota, Itaru Hamachi
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] self-sorted 超分子ナノファイバーを基盤とした多機能性ヒドロゲルの創成2016

    • 著者名/発表者名
      重光 孟、藤咲 貴大、田中 航、窪田 亮、浜地 格
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学・横浜キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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