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天然アミノ酸由来のビニルモノマーを基盤とするスマート高分子材料の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05800
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 高分子化学
研究機関同志社大学

研究代表者

東 信行  同志社大学, 理工学部, 教授 (10156557)

研究期間 (年度) 2016-10-21 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードアミノ酸由来ビニルポリマー / リビングラジカル重合 / 多重温度応答性ブロックポリマー / 表面グラフト重合 / 細胞シート / 刺激応答性ハイドロゲル / インジェクタブルゲル / RAFT重合法 / ATRP重合法 / LCST/UCST / 温度応答性コポリマー / 下限臨界溶液温度 (LCST) / 表面ATRP重合
研究成果の概要

本研究の主な目的は、天然アミノ酸由来のビニルモノマーの系統的合成と高分子化ならびにそれらビニルポリマーの機能特性とくに外部刺激応答性を検討して、新たなスマート高分子材料を開拓することである。得られた成果の概要は次の通りである。先ず、水中での熱転移温度の異なるポリマーブロックを有するジブロックポリマーを精密合成し、これが昇温過程でミセル形成を伴うユニークな相転移現象を示すことを見出した。次いで、ガラス基板上へ系を移し、熱応答性細胞足場材としての有用性を明らかにした。最後に、このポリマーがヒドロゲルを形成することに着目して、細胞包含型インジェクタブルゲルとしても有用であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

天然の構造タンパクの一種であるエラスチンは、熱に応答して極性スイッチング可能な興味深い特性を有している。一方、エラスチンないしはその類似ペプチドを人工合成するためには、多くの労力と時間を要し、しかも大量合成も容易ではない。本研究ではこうした天然タンパクを見習って、アミノ酸由来ビニルモノマーの重合により、簡便に大量に高分子化するという発想のもと、高い安定性と機能性をもつ生体適合型高分子材料を開発するという発想に至った。とくにアミノ酸由来ビニルポリマーの精密合成に基づく高度な構造制御についての知見は、学術的意義が大きく、同時に生体材料としての展開は社会的な波及効果も十分に大きいものがある。

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

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Peptide-Vinyl Polymer Multiblock Hybrids by Nitroxide-mediated Polymerization: Breaking the Limitations of Monomer Compatibility2019

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, N. Higashi, T. Koga
    • 雑誌名

      Polym. Chem.

      巻: 10 号: 1 ページ: 71-76

    • DOI

      10.1039/c8py01330f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Novel Thermo-responsive Multiblock Architecture Composed of a Sequential Peptide and an Amino Acid-derived Vinyl Polymer: Toward Protein-mimicking Single-chain Folding,2019

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, N. Higashi, T. Koga
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 55 号: 10 ページ: 1498-1501

    • DOI

      10.1039/c8cc09051c

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stepwise Thermo-responsive Amino Acid-derived Triblock Vinyl Polymers: ATRP Synthesis of Polymers, Aggregation and Gelation Properties via Flower-like Micelle Formation2018

    • 著者名/発表者名
      N. Higashi, S. Matsubara, S. Nishimura, T. Koga
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 11 号: 3 ページ: 424-435

    • DOI

      10.3390/ma11030424

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photocleavable and Polymerizable Peptide for Micropatterning of Bioactive Segments in Polymer Soft Materials2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, A. Hirata, Y. Taki, Y. Morita, N. Higashi, T. Koga
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 47 号: 4 ページ: 555-558

    • DOI

      10.1246/cl.171235

    • NAID

      130006638891

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile Synthesis of Multiblock Copolymers Containing Sequence-Controlled Peptides and Well-Defined Vinyl Polymers by Nitroxide Mediated Polymerization2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-nosuke Nishimura, Nobuyuki Higashi and Tomoyuki Koga
    • 雑誌名

      Chemistry a European Journal

      巻: 23 号: 60 ページ: 15050-15058

    • DOI

      10.1002/chem.201703655

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermo-Responsive Polymer Brushes on Glass Plate Prepared from a New Class of Amino Acid-Derived Vinyl Monomers and Their Applications in Cell-Sheet Engineering2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Higashi, Ayaha Hirata, Shin-nosuke Nishimura and Tomoyuki Koga
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 159 ページ: 39-46

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2017.07.068

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature Induced Self-assembly of Amino acid-derived Vinyl Block Copolymers via Dual Phase Transitions2017

    • 著者名/発表者名
      N. Higashi, D. Sekine, T. Koga
    • 雑誌名

      J. Colloid. Interface Sci.

      巻: 500 ページ: 341-348

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2017.04.027

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] RAFT重合法を利用した配列制御型アミノ酸由来ビニルポリマーのワンポット合成2018

    • 著者名/発表者名
      山野 宰・東 信行・古賀 智之
    • 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] 環境応答性蛍光部位を有するアミノ酸由来ビニルポリマーの新規合成と感温素子への応用2018

    • 著者名/発表者名
      高岡 恵理奈・東 信行・古賀 智之
    • 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] アミノ酸由来ビニルポリマーとPEGからなる新規ブロックポリマーの合成とゲル特性2018

    • 著者名/発表者名
      橋本 佑起・東 信行・古賀 智之
    • 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] Fast pH-Responsive Supramolecular Hydorogel from Peptide-Polymer Hybrid2018

    • 著者名/発表者名
      T. Koga, Y. Oatari, H. Motoda, N. Higashi
    • 学会等名
      82nd Prague Meeting on Macromolecules, 24th Polymer Networks Group Meeting(Prague)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermo-Responsive Hydrogel from Amino Acid-Derived Triblock Vinyl Polymers via Flower-Like Micelle Formation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, S. Matsubara, N. Higashi, T. Koga
    • 学会等名
      82nd Prague Meeting on Macromolecules, 24th Polymer Networks Group Meeting(Prague)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 温度応答性アミノ酸由来ビニルポリマーで表面機能化された高分子微粒子2018

    • 著者名/発表者名
      猿田 孟徳・東 信行・古賀 智之
    • 学会等名
      第64回高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 緑色蛍光タンパク質を模倣したペプチド-ビニルポリマー・コンジュゲートの合成とその特性2018

    • 著者名/発表者名
      太田 奈恵・西村 慎之介・東 信行・古賀 智之
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] RAFT重合法を利用したアミノ酸由来ビニルポリマーの精密合成と温度応答性2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木景亮・東 信行・古賀智之
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物由来の超撥水性表面における相互積層膜の調製とその表面特性2017

    • 著者名/発表者名
      島中晶子・東 信行・古賀智之
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞接着ドメインを導入した自己組織性ペプチド-マルチブロックポリマーの合成とその特性2017

    • 著者名/発表者名
      岩本剛幸・東 信行・古賀智之
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ペプチドとビニルポリマーを構成要素とするマルチブロック型高分子のOne-Pot合成2017

    • 著者名/発表者名
      西村慎之介・東 信行・古賀智之
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] GFP-Inspired Peptide-Polymer Conjugates :Synthesis and Fluorescence Property2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-nosuke Nishimura, Nobuyuki Higashi and Tomoyuki Koga
    • 学会等名
      IUMARS-ICAM 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アミノ酸由来ビニルポリマーからなるpH/温度二重応答性ジブロックポリマー2017

    • 著者名/発表者名
      平住智佳子・東 信行・古賀智之
    • 学会等名
      第65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] UCST型アミノ酸由来ビニルポリマーからなる形状記憶ハイブリッドゲル2017

    • 著者名/発表者名
      富森琴葉・東 信行・古賀智之
    • 学会等名
      第65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] PHEMAフイルム上におけるRGDSペプチドの二次元パターン化とその細胞接着特性2016

    • 著者名/発表者名
      西村慎之介・平田絢葉・瀧 由貴子・森田有亮・東 信行・古賀智之
    • 学会等名
      26thAnnual Meeting of MRS-Japan2016
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アミノ酸由来ビニルポリマーを用いた温度応答性ハイドロゲルの精密設計2016

    • 著者名/発表者名
      西村慎之介・古賀智之・東 信行
    • 学会等名
      第33回関西地区ペプチドセミナー
    • 発表場所
      近畿大学東大阪キャンパス(大阪府・東大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞足場材料への応用を目指した温度応答性アミノ酸由来ポリマーブラシの創成2016

    • 著者名/発表者名
      平田絢葉・東 信行・古賀智之
    • 学会等名
      第54回同志社大学ハリス理化学研究所発表会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府・京田辺市)
    • 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(分担執筆)2018

    • 著者名/発表者名
      西村慎之介,古賀智之,東 信行
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      (株)エヌ・ティ・エス
    • ISBN
      9784860435356
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 高分子科学ー合成から物性まで2016

    • 著者名/発表者名
      東 信行・松本章一 ・西野 孝
    • 総ページ数
      246
    • 出版者
      講談社
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 形状記憶ハイドロゲル2017

    • 発明者名
      古賀智之・東 信行・富森琴葉
    • 権利者名
      古賀智之・東 信行・富森琴葉
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-10-24   更新日: 2020-03-30  

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