| 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 |
22H04560
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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) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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 | 温度応答性高分子 / 水和 / 脱水和 / 機能性界面 / ポリマーブラシ / タンパク質精製 / 細胞分離 |
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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。この特性を利用したタンパク質・細胞の分離材料としての検討が行われているが、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、革新的な温度応答性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、温度応答性高分子修飾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修飾界面の設計指針を構築し、革新的な分離材料を創出する。
2022年度は、温度応答性高分子であるpoly(N-isopropylacrylamide)(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、大型放射光施設の赤外分光により、PNIPAAmブラシの水和挙動を観察した。PNIPAAmの鎖長が異なることで水和挙動が異なることが示唆された。さらに、PNIPAAmブラシの水和・脱水和による構造変化を原子間力顕微鏡(AFM)により観察した。PNIPAAmブラシの鎖長・密度による表面形状の違いを観察することができた。
また分離材料として、PNIPAAmとpoly(4-vinylpyridine)(P4VP)の混合高分子ブラシを可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合とATRPを組み合わせることで作製した。この混合高分子ブラシを用いることで、温度制御により抗体を夾雑成分から分離精製することができた。さらに、PNIPAAmとpoly(N,N-dimethylaminopropylacrylamide)(PDMAPAAm)の混合高分子ブラシをRAFT重合とATRPにより作製した。作製した混合高分子ブラシを用いることで、幹細胞を夾雑細胞から温度制御により分離精製することができた。
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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
当該年度に予定していた温度応答性高分子ブラシの水和挙動解析に着手することができた。さらに、新たな構造を有する高分子ブラシの作製をすることができ、抗体精製や幹細胞の分離への応用を達成することができた。これらの理由より当初の計画以上に順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は、温度応答性高分子ブラシの水和挙動について、AFMを用いた解析を引き続き行う。また、水晶振動子マイクロバランス(QCM)を用いた水和挙動解析を行う。さらに、新たな構造を有する温度応答性高分子ブラシを作製し、温度応答性高分子の高機能化を行う。
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