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光応答性UCST型高分子の構築とスフェロイド形成制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K01389
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関東京工業大学

研究代表者

嶋田 直彦  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (10423972)

研究協力者 丸山 厚  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード温度応答性高分子 / UCST型高分子 / UCST / ウレイド高分子 / 光応答性 / 光応答 / 細胞
研究成果の概要

生理的条件下において高温溶解型の相分離挙動を示すウレイド高分子を培養細胞に添加した際、相分離温度以下で細胞凝集塊を形成し、相分離温度以上で単層へと戻ることを見出した。本研究は細胞にとってストレスの高い温度刺激ではなく光刺激によって相分離を起こす光応答性ウレイド高分子を作製し、細胞形態制御を光刺激によって行うことを目的とした。光応答性化合物であるアゾベンゼンを導入したウレイド高分子を設計、合成したところ、光照射によって相転移温度を変化させることが可能であった。この現象を利用して細胞培養用パターン化基板を作成したことろ、スフェロイドと単層培養状態を一つのプレート上で達成することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の特色は、光応答性高分子の添加と光照射の有無によってスフェロイド培養と単層培養を切り換えられる点である。 このような材料は今までに存在しておらず非常に特徴的である。さらに、任意の大きさに光照射することができるフォトマスクを使うことで、スフェロイド径の制御が可能と考えられる。 また、一つの培養皿で、再播種することなく、培養形態をシームレスに切り換えられることから、注目した一つの細胞がスフェロイド中と単層培養中において形態や遺伝子発現がどのように変化するかを、リアルタイムに調べることができ、学術的に意義のある研究である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Highly Ordered Polypeptide with UCST Phase Separation Behavior2018

    • 著者名/発表者名
      Kuroyanagi Sotaro、Shimada Naohiko、Fujii Shota、Furuta Tadaomi、Harada Atsushi、Sakurai Kazuo、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 号: 3 ページ: 1261-1268

    • DOI

      10.1021/jacs.8b10168

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rational Design of UCST-type Ureido Copolymers Based on a Hydrophobic Parameter2018

    • 著者名/発表者名
      Shimada Naohiko、Sasaki Taira、Kawano Takakuni、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 19 号: 10 ページ: 4133-4138

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.8b01152

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] UCST型ウレイド高分子へのアゾベンゼン基導入による相転移の光制御2018

    • 著者名/発表者名
      池内尚、嶋田直彦、村山恵司、浅沼浩之、丸山厚
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] UCST型挙動を示すシトルリン共重合体の高次構造評価2018

    • 著者名/発表者名
      畔柳奏太郎、嶋田直彦、藤井翔太、櫻井和朗、丸山厚
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アシル基導入ウレイド高分子のUCST 型挙動2018

    • 著者名/発表者名
      嶋田直彦・佐々木泰・丸山厚
    • 学会等名
      第48回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アゾベンゼン基導入UCST型ウレイド高分子の相分離挙動の光制御2018

    • 著者名/発表者名
      嶋田直彦, 池内尚, 村山 恵司, 浅沼 浩之, 丸山厚
    • 学会等名
      第40回バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] UCST-Type Ureido Polymers as Biomaterials2018

    • 著者名/発表者名
      Naohiko Shimada
    • 学会等名
      China-Japan Joint Symposium on Biomaterials 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 温度応答性 ウレイド高分子による 細胞培養形態制御2017

    • 著者名/発表者名
      嶋田 直彦 斉藤 美奈子 丸山 厚
    • 学会等名
      第46回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 尿素側鎖高分子の温度応答に親水性および疎水性が与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木泰、嶋田直彦、丸山厚
    • 学会等名
      第12回相模ケイ素・材料フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 親疎水基を有するウレイド高分子のUCST挙動とバイオマテリアルへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      嶋田直彦・佐々木泰・丸山厚
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アゾベンゼンを有するUCST型ウレイド高分子の設計と光応答性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      池内尚、嶋田直彦、丸山厚
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アゾベンゼンを有するUCST型ウレイド高分子の合成と相転移の光制御評価2017

    • 著者名/発表者名
      池内尚、嶋田直彦、丸山厚
    • 学会等名
      第39回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ウウレイドポリペプチドの二次構造がUCST型相転移挙動に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      畔柳奏太郎、嶋田直彦、丸山厚
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 疎水基導入によるウレイド高分子の合理的な感温性設計2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木泰、嶋田直彦、丸山厚
    • 学会等名
      第45回医用高分子シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] UCST型温度応答性高分子を使った細胞培養形態スイッチング2016

    • 著者名/発表者名
      嶋田直彦、齋藤美奈子、丸山厚
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム 2016
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 刺激応答性高分子ハンドブック2018

    • 著者名/発表者名
      嶋田直彦 丸山厚
    • 総ページ数
      864
    • 出版者
      エヌ・ティーエス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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