| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05233
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
長瀬 健一 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 准教授 (10439838)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 温度応答性高分子 / 機能性界面 / ポリマーブラシ / 水和 / 脱水和 / タンパク質精製 / 細胞分離 / 混合高分子ブラシ / バイオセパレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
温度変化により水和・脱水和を起こす温度応答性高分子を修飾した材料は、表面の親水性・疎水性が変化するため、タンパク質や細胞との相互作用を制御することができる。この特性を利用して、タンパク質・細胞の分離材料としての検討が行なわれているが、この温度応答性高分子が有する性質を存分に発揮しているとはいえない。そこで本研究では、従来までに十分な検討が行なわれていなかった温度応答性高分子に関与する水分子の挙動の詳細な解析を行なう。これにより、さらなる機能性を有する温度応答性高分子界面の設計指針を構築し、革新的な分離材料を創出する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、温度応答性高分子界面での水分子の挙動の詳細な解析を行ない、さらなる機能性を有する温度応答性高分子界面の設計指針を構築し、革新的な分離材料を創出する。
2021年度は、昨年度に引き続き温度応答性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAAm)の高分子ブラシに関して温度変化による水和挙動の解析を行った。原子移動ラジカル重合(ATRP)により、密度、鎖長が異なるPNIPAAmブラシを作製し、中性子反射率測定により、PNIPAAmブラシの水和挙動を観察した。PNIPAAmの密度、鎖長が異なることで水和挙動、脱水和による収縮挙動が異なることが示唆された。さらに、軟X線発光分光を用いてPNIPAAm薄膜への水分子の水和状態を直接観察した。これにより、温度変化によるPNIPAAmの水和の直接観察を行うことができた。
さらに、PNIPAAmの水和状態を変化させる新しい高分子ブラシ構造を構築した。カチオン性の高分子であるポリ(N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)(PDMAPAAm)、または、アニオン性の高分子であるポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)(PAMPS)とPNIPAAmを混合させた混合高分子ブラシを作製した。可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合によりPDMAPAAm、または、PAMPSを修飾し、原子移動ラジカル重合(ATRP)により、PNIPAAmを修飾し、イオン性高分子と温度応答性高分子が混合された混合高分子ブラシ界面を作製した。作製した混合高分子ブラシ界面の表面電位測定により、温度上昇に伴いPNIPAAmが脱水和により収縮し、イオン性高分子が露出することが示された。さらに、この混合高分子ブラシ界面を用いて、タンパク質、細胞との相互作用を温度変化により制御して分離することが可能であった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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