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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

研究課題

研究課題/領域番号 17J04783
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 高分子・繊維材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード機能性高分子材料 / 生体材料 / 生体膜 / 生体膜透過ペプチド
研究実績の概要

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。

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)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Liposome-Surface-Initiated ARGET ATRP: Surface Softness Generated by “Grafting from” Polymerization2019

    • 著者名/発表者名
      Masuda Tsukuru, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 号: 16 ページ: 5581-5586

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b00450

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cationic Copolymers Act As Chaperones of a Membrane-Active Peptide: Influence on Membrane Selectivity2019

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Wakako, Masuda Tsukuru, Ochiai Takuro, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 印刷中 号: 11 ページ: 5744-5751

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.8b01582

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Thermoresponsive Cationic Comb-Type Copolymer Enhances Membrane Disruption Activity of an Amphiphilic Peptide2018

    • 著者名/発表者名
      Masuda Tsukuru、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 19 号: 4 ページ: 1333-1339

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.8b00197

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「”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

    • 著者名/発表者名
      増田造、丸山厚
    • 雑誌名

      化学

      巻: 3 ページ: 68-69

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 自律的な物性変化を示す生体模倣ポリマーブラシ表面の創製2018

    • 著者名/発表者名
      増田造、秋元文、吉田亮
    • 雑誌名

      バイオマテリアル -生体材料-

      巻: 36 ページ: 22-23

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Design of a Tunable Self-Oscillating Polymer with Ureido and Ru(bpy)3 Moieties2017

    • 著者名/発表者名
      Masuda Tsukuru、Shimada Naohiko、Sasaki Taira、Maruyama Atsushi、Akimoto Aya Mizutani、Yoshida Ryo
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 号: 32 ページ: 9459-9462

    • DOI

      10.1002/anie.201705277

    • 関連する報告書
      2017 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] 自律応答型脂質デバイスの創製:高分子/ペプチド複合体による生体膜形態操作2019

    • 著者名/発表者名
      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第28回 インテリジェント・ナノ材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 自律応答型脂質デバイスの創製:温度応答型カチオン性くし形共重合体/ペプチド複合体による生体膜形態操作2019

    • 著者名/発表者名
      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第30回 高分子ゲル研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 温度応答型カチオン性くし型共重合体による脂質膜破壊ペプチドの活性強化2018

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・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] 温度応答型カチオン性くし型共重合体による膜破壊ペプチドの活性制御2018

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第28回 バイオ・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] 温度応答型カチオン性くし型共重合体による生体膜透過ペプチドの活性制御2018

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第12回 バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 自律応答型脂質デバイスの創製:温度応答型カチオン性くし形共重合体/ペプチド複合体による脂質膜形態の操作2018

    • 著者名/発表者名
      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
    • 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] 高校までの化学とその先をつなぐ高分子未来塾2018

    • 著者名/発表者名
      増田造
    • 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] 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形態の操作2018

    • 著者名/発表者名
      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第40回 バイオマテリアル学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第28回 日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A thermo-responsive cationic comb-type copolymer enhances membrane permeabilizing activity of an amphiphilic peptide2018

    • 著者名/発表者名
      Masuda Tsukuru, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
    • 学会等名
      Gelsympo 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Smart lipid membrane devices: Control of lipid membrane morphology by thermoresponsive cationic comb-type copolymer/peptide complex2018

    • 著者名/発表者名
      Masuda Tsukuru, Ochiai Takuro, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
    • 学会等名
      International Polymer Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Smart lipid membrane devices: Lipid membrane morphology control by a thermoresponsive cationic comb-type copolymer/peptide nano-assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Masuda Tsukuru, Ochiai Takuro, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
    • 学会等名
      1st Glowing Polymer Symposium in KANTO
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vesicle-to-sheet Transition of Copolymer Modified Liposomes with Membrane Disruptive Peptide2018

    • 著者名/発表者名
      Takenaka Tomoka, Ochiai Takuro, Sakamoto Wakako, Masuda Tsukuru, Shimada Naohiko, Maruyama Atsushi
    • 学会等名
      10th International Peptide Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of thermo-responsive cationic comb-type copolymer that enhances the membrane disruption activity of an amphiphilic peptide2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukuru Masuda, Naohiko Shimada, Atushi Maruyama
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第29回 高分子ゲル研究討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ウレイド高分子を利用したUCST型自励振動高分子の設計と合理的な振動特性制御2018

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・佐々木泰・丸山厚・秋元文・吉田亮
    • 学会等名
      第29回 高分子ゲル研究討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水素結合側鎖を利用したUCST型自励振動高分子の設計と合理的な振動特性制御2018

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・佐々木泰・丸山厚・秋元文・吉田亮
    • 学会等名
      第27回 インテリジェント材料・システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 温度応答型カチオン性くし型共重合体の設計と両親媒ペプチドとの複合化による膜破壊制御2017

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第27回 日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 自律的な物性変化を示す生体模倣ポリマーブラシ表面の創製2017

    • 著者名/発表者名
      増田造・秋元 文・吉田 亮
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] ウレイド高分子を利用したUCST型自励振動高分子の設計と評価2017

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・佐々木泰・丸山厚・秋元文・吉田亮
    • 学会等名
      ゲルワークショップ イン 松山
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ウレイド高分子を利用したUCST型自励振動高分子の設計と評価2017

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・佐々木泰・丸山厚・秋元文・吉田亮
    • 学会等名
      第66回 高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] UCST型の相転移挙動を示す新規自励振動高分子の創製2017

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・佐々木泰・丸山厚・秋元文・吉田亮
    • 学会等名
      第27回 バイオ・高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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