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HRP酵素反応と還元糖を利用した新規ヒドロゲル形成法の開発とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 18J11601
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 生物機能・バイオプロセス
研究機関大阪大学

研究代表者

Gantumur Enkhtuul  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードHRP酵素反応 / チオール自己酸化 / 還元糖 / ヒドロゲル / 細胞培養基材 / 3Dバイオプリンティング
研究実績の概要

本研究では, 生体に穏和な条件下で進行可能な西洋わさび由来ペルオキシダーゼ(HRP)酵素反応によるヒドロゲル形成法に着目し, 反応の基質となる過酸化水素を酵素自体が有するシステインチオール残基とグルコースの酸化還元反応によって間接的に供給する手法の確立とその応用の展開を目的としている. 前年度までは, 主に反応メカニズムの解明に関する検討を行ってきた. 平成31年度~令和元年度は応用先に焦点を当て, 本手法を3Dバイオプリンティング技術と組み合わせることで 細胞包括三次元構造体の構築を試みた. プリンティングには押し出し式3Dプリンターを採用し, そのインクとして生細胞・ フェノール性水酸基導入アルギン酸・HRP・グルコース・サポート材料の混合溶液を用いた. 調製したインクを設計通りにプリンティングした後, 系内でHRPとグルコースの反応により過酸化水素が徐々に生成され, ヒドロゲル化が進行し, 得られた三次元構造体が安定化した. インク中のサポート材料の存在によって, 吐出際とヒドロゲル化するまでの構造体の崩壊が防止され, プリンティングの造形性が向上した. 作製した三次元構造体が長時間にわたり培養しても, 細胞を包括したままでその形状を維持できていた. また, 作製した構造体の表面を同様なヒドロゲル形成法によりPh基導入高分子で修飾が可能であることが確認され, 様々な応用に向けた構造体の機能化に繋がると期待できる.
以上, 最終年度は, 本研究で開発したヒドロゲル形成法の押し出し式3Dプリンティングへの応用可能性を実証した. 得られた研究成果を雑誌論文及び国際学会にて発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Extrusion-Based Bioprinting through Glucose-Mediated Enzymatic Hydrogelation2020

    • 著者名/発表者名
      Gantumur Enkhtuul、Nakahata Masaki、Kojima Masaru、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      International Journal of Bioprinting

      巻: 6 号: 1 ページ: 72-81

    • DOI

      10.18063/ijb.v6i1.250

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Horseradish peroxidase-catalyzed hydrogelation consuming enzyme-produced hydrogen peroxide in the presence of reducing sugars2019

    • 著者名/発表者名
      Gantumur Enkhtuul、Sakai Shinji、Nakahata Masaki、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 15 号: 10 ページ: 2163-2169

    • DOI

      10.1039/c8sm01839a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Horseradish Peroxidase-Catalyzed Hydrogelation Consuming Enzyme-Produced Hydrogen Peroxide in the Presence of Reducing Sugars2019

    • 著者名/発表者名
      Enkhtuul Gantumur, Shinji Sakai, Masahito Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Application of Reducing Sugars to Cytocompatible Hydrogelation Through Enzymatic Cross-linking2018

    • 著者名/発表者名
      Enkhtuul Gantumur, Shinji Sakai, Masaki Nakahata, Masahito Taya
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 所属研究室ホームページ

    • URL

      http://www.cheng.es.osaka-u.ac.jp/sakailabo/result.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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