研究課題/領域番号 |
22K14730
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研究種目 |
若手研究
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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研究機関 | 弘前大学 |
研究代表者 |
呉羽 拓真 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (60836039)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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キーワード | 高分子 / ゲル / 力学的特性 / 高分子ゲル / 分子クラウディング / ダイナミクス / 光散乱 |
研究開始時の研究の概要 |
細胞内には様々な生体分子が混み合った状態で存在し、細胞壁や分子と接触・相互作用しながら機能を発現する。この混み合った環境では生体分子が高活性化する分子クラウディング効果を示すが、なぜ高活性になるのかは未だ不明であり、病症解明や創薬に向け、機構の解明が望まれる。そこで本研究は、高分子密度や、ゆらぎ(高分子の拡散性)が定量化・制御された合成高分子ハイドロゲル網目を設計し、ゲル網目のゆらぎと、その中で生化学反応を示す生体分子の運動を非破壊・リアルタイム・同時観測可能な評価法を確立する。そして、実際に生体内で生じる動的な生体分子の運動や機能を再現または超越できる合成ゲル網目を創製する 。
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研究実績の概要 |
本研究課題は、密度とゆらぎを制御した生体適合性ゲル網目の開発およびゲル網目と、その内部の生体分子の運動・相互作用を厳密に評価できる手法の確立、生体分子が高活性化可能なゲル網目の構造最適化と生体現象の発現を目指している。本年度は、密度とゆらぎを制御した生体適合性ゲルの開発をメインに進めた。 具体的には側鎖にエチレングリコール基を有し、高い生体適合性を示す高分子であるポリオリゴエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート(pOEGMA)を対象にした。大きな特徴は、pOEGMA鎖のエチレングリコール数を変えることで側鎖の長さが変わるため、結果的にゲルネットワークのゆらぎや密度を制御することができる。従って、側鎖の長さがゲル網目の物性に与える影響を調査するため、一連の側鎖長を変えたゲル網目を合成し、各種物性測定を実施した。特に、圧縮試験から得られる力学特性から側鎖長の効果が明らかになった。側鎖が長くなることでゲル網目を構成する高分子鎖同士の立体障害が顕著に働き、ゲル全体の弾性率と圧縮強度が増加することを見出した。また、異なる側鎖長のpOEGMAを任意の比で共重合することで得られるゲルは、共重合比にしたがって力学的特性を制御することができることもわかった。さらに、典型的なゲルとして使用され、力学物性が劣る化学種に対し、微量のOEGMAを共重合するだけで強靭化できることもわかり、汎用性の高い強靭化手法として有用であることを確かめた。これら研究内容の一部は学術論文として受理された。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度において研究目的の一つであるゲル網目の開発および物性評価を実施し、ゲル網目の特性と設計指針を明確にすることができ、学術論文として受理されたため、当初の計画以上に進展していると考えている。
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今後の研究の推進方策 |
次年度では、本年度で得られた成果をもとに、計画通りゲル網目の運動とその内部の分子の運動性を評価する手法の確立に取り組む。
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