| 研究課題/領域番号 |
21K12688
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90120:生体材料学関連
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| 研究機関 | 奈良県立医科大学 |
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研究代表者 |
松平 崇 奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (20570998)
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| 研究分担者 |
酒井 宏水 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (70318830)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 人工臓器学 / 赤血球代替物 / 高分子科学 / 超分子化学 / ヘモグロビン / 解離平衡 / 架橋 / 血液代替物 / 開環重合 / レオロジー / 超分子 / サブユニット間相互作用 / ポリエチレングリコール / 星形ポリマー / 高分子 / 超分子重合 / 人工酸素運搬体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現行の献血－輸血システムが抱える問題を解決するため、ヘモグロビン(Hb)を原料とした赤血球代替物(人工酸素運搬体)が研究されている。Hbポリマーを用いた既存の研究では、ランダム重合の制御の困難さに起因して発生する低重合度成分の存在が、血管収縮などの重篤な副作用の原因となっていた。本研究では超分子重合と分子内架橋反応を利用して、Hbが放射状に三次元配置された、星形構造を持つHbポリマーを構築する。星形構造の「腕」と「核」の化学構造と配合比率を探索することで、星形Hbポリマーに人工酸素運搬体として最適な物理化学的を付与し、動物投与試験により赤血球代替物としての安全性と有効性を確認する。
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| 研究成果の概要 |
研究開始当初、星形構造を持つHbポリマーの構築を目指し、腕となる単環式Hbモノマーとコアとなる二環式Hbダイマーを合成した。まず、単環式Hbモノマーを用いて、架橋反応を利用した平衡状態の熱力学的解析を行い、超分子開環重合がエントロピー駆動で進行することを解明した。一方、二環式Hbダイマーを超分子開環重合したところ、Hbのサブユニット間相互作用で架橋された網目構造を持つハイドロゲルが生成した。Hbを構成単位に持つ超分子ポリマーゲルは他に類を見ず、その物性評価と粘弾性制御へと研究を転換した。得られたゲルはHbのサブユニット間相互作用を変化させるpH変化や添加剤に応答してレオロジーが大きく変化した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Hbを重合して人工酸素運搬体を作製する試みが欧米を中心に進められているが、ランダム重合Hbは重合度が小さく、低分子量の成分が副作用の原因となる。環状構造を持つ修飾Hbを単量体とみなし、開環重合して得られるHbポリマーは、決まった構造のリンカーによりHb同士が連結されているため、Hbを規則的に配置できるなど従来法に比べ多くの長所を有する。本研究ではこの手法を用いてHbを高効率に重合し、Hbのサブユニット間相互作用を介した三次元網目構造を持つ超分子ポリマーゲルを合成した。この成果は網目構造以外の固有の三次元構造の構築にも応用可能であり、既存のランダム重合法の課題を解決する糸口になると期待される。
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