| 研究課題/領域番号 |
22K05232
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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35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
古賀 智之 同志社大学, 理工学部, 教授 (10388043)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | ハイドロゲル / ペプチド / 自己組織化 / 形状記憶 / 足場材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、高次構造・生体機能設計が容易な人工ペプチドと材料特性に優れる合成高分子(アミノ酸ビニルポリマー)を組み合わせるハイブリッド分子戦略により、温度/pHなどの外部刺激に応答して形状固定/形状記憶ができる革新的なハイドロゲル材料の調性とその物性評価を行う。さらに、それらの三次元細胞足場材料への応用を図る。ナノ・バイオの幅広い分野に応用可能なスマートゲル材料に新たな一石を投じる次世代高分子システムの確立に挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高次構造・生体機能設計が容易な人工ペプチドと材料特性に優れる合成高分子(アミノ酸ビニルポリマー)を組み合わせるハイブリッド分子戦略により、温度/pHなどの外部刺激に応答して機能発現する革新的なハイドロゲル材料の調製とその物性評価を行う。さらに、それらの三次元細胞足場材料への応用を目指している。 本年度得られた主な成果を以下にまとめる。
(1) ペプチド固相合成により末端にラジカル重合性官能基を有したペプチドマクロモノマーを合成し、水素結合性アミノ酸ビニルモノマーとの共重合によりグラフト型ハイブリッドポリマーの精密合成を行った。ペプチド鎖には pH応答性の自己組織性 β-シート配列を採用した。また、細胞接着性ペプチドからなるマクロモノマーも合わせて設計・合成した。各種モノマーやポリマーの構造は NMR, MALDI-TOF MSから総合的に評価し、目的のグラフト型ハイブリッドポリマーを新規に合成することに成功した。
(2) 各種ハイブリッドポリマーのハイドロゲル構造をFTIR、CD、SEM分析により明らかにした。また、ゲル物性(含水率および粘弾性)をレオロジー測定等から、形状固定/記憶性をゲル変形試験から評価した。ゲル物性に及ぼす外部環境(pH)やペプチド鎖のグラフト率の影響についても明らかにした。
(3) 温度応答性アミノ酸由来ビニルポリマーの拡張を進めた。種々のアミノ酸由来ビニルモノマーの合成とその精密重合を行った。特に応答温度や応答挙動(LCST/UCST)に及ぼすアミノ酸種の影響について明らかにし、分子構造との相関性に関する知見を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定通り、水素結合性アミノ酸由来ビニルポリマーのグラフト鎖にpH応答性の自己組織性ペプチドを導入したハイブリッドポリマーの合成に成功し、それらの水中での高次構造特性およびゲル特性の基礎的知見を得ることができた。また、細胞接着性ペプチドを導入したグラフト型ハイブリッドの合成やそのゲル物性の評価も進んでおり、順調に研究が進捗していると言える。次年度以降に予定している計画を順調に進めていくことが出来ると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度から引き続き各種グラフト型ハイブリッドポリマーからなるハイドロゲルの特性・機能評価を進めていく。またハイブリッドポリマーの分子種拡張を念頭に、ペプチド配列やグラフト率の微細チューニングも行い、ゲル物性との相関性を検証する。エピトープ含有ハイブリッドゲルを中心に、三次元足場材料や分子徐放材料等バイオマテリアルとしての応用性も検討していく。ペプチドーポリマー・ハイブリッド戦略によるハイドロゲル材料の設計指針の確立を目指す。
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