| 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 |
22H04528
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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 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
芹澤 武 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (30284904)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022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 | セルロース / 分子集合体 / 水和構造 / バイオ機能 / 水圏機能材料 / 酵素合成 / 自己集合化 / バイオ機能材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
2022年度は、望みの機能性分子や高分子が組み込まれたセルロースからなる集合体を構築するために、反応性基をもつ集合体をあらかじめ酵素合成し、それらに機能性分子や高分子を共有結合により複合化する合成手法（セルロース系分子集合体のポスト機能化）を新たに開拓する。2023年度は、生体類似環境における集合体の分散・構造安定性、タンパク質吸着性、細胞毒性、炎症性などを評価し、これら生体適合性と水和構造との相関について検討する。その後、水圏バイオ機能材料の構築について検討する。
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| 研究実績の概要 |
「セルロース系分子集合体の生体適合性評価と水圏バイオ機能材料の構築」を実施した。生体類似環境における集合体の分散・構造安定性、タンパク質吸着性、細胞毒性を評価した。セルロース集合体は血清を含む中性付近の緩衝液中に1週間以上に渡って安定に分散し、化学構造や集合構造が変化しなかったことから、水和状態が安定に維持されることが示唆された。集合体表面に長鎖アルキル基や荷電性官能基をもつ場合にはタンパク質の物理吸着が起こるが、それ以外の集合体に対してはタンパク質の物理吸着は一般に起こらないことを見出した。セルロース集合体存在下で動物細胞を培養したところ、細胞は良好に増殖し、目立った細胞毒性を示さないことが分かった。そこで、バイオセンシング材料、薬物の輸送・放出材料、抗菌材料の構築について検討した。抗原リガンド（ビオチンやオリゴエチレングリコールなど）をクリック反応により固定化した集合体では、それぞれのリガンドと特異的に相互作用する抗体を再現性良く高感度に定量検出することに成功した。アルキル基をもつ集合体では、集合体に低分子薬物のモデルである水不溶性の蛍光分子を疎水性効果により安定に担持でき、その後、集合体をセルラーゼにより分解すると蛍光分子が時間依存的に放出できることを見出した。蛍光分子を抗菌薬に置き換えて同様の担持・放出系を構築したところ、集合体の酵素分解を引き金とした抗菌活性の発現に成功し、抗菌剤の活性発現の制御に集合体が利用できることを見出した。アミノ基をもつ集合体の場合、そのもの自体に抗菌活性があること、また、低分子抗菌薬との併用による相乗効果により、抗菌活性を大幅に増強できることを見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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