精密制御された界面を有する機能性材料の設計とその生体医用分野への展開

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694129
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 片岡 一則 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00130245)
• 研究分担者: 長崎 幸夫 東京理科大学, 基礎工学部, 助教授 (90198309)
• キーワード: ブロック共重合体 / ポリエチレングリコール / ポリ乳酸 / 高分子ミセル / コアーシェル型超微粒子 / 生体適合表面 / 表面コーティング / タンパク質吸着

研究概要

本研究では、両末端に異なる官能基を有するヘテロテレケリック型ブロック共重合体としてポリエチレングリコールポリ乳酸ブロック共重合体(PEG-PLA)を合成し、その水中での自己会合性を利用して、外縁に多数の官能基を有する高分子ミセルの構築を行った。さらに、この様なミセルの内核を重合安定化させることにも成功し、新たなコアーシェル型超微粒子としての内核重合型反応性ミセル(アルデヒドミセル)の調製法を確立した。反応性ミセル表面の官能性に関しては、蛍光性ヒドラジン誘導体を用いて確認を行った。
続いて、この様なミセルを利用した高機能界面の設計をおこなった。現在、生体材料領域においては、材料への生体成分の非特異吸着防ぐ高機能表面の構築が切望されている。PEGの片末端を器材に固定し、ブラシ状表面を形成させたとき、PEG分子のエントロピー弾性などの働きにより、タンパクなどの成分の吸着が抑制されることが知られている。本研究により調製されたアルデヒド基を有する高分子ミセルを表面修飾に利用すれば、一つの共有結合で数百にのぼるPEG鎖が表面に担持されるため、効果的な表面処理が期待される。さらに直鎖PEGにはできない多層修飾も可能である。そこで、アルデヒドミセルによるモデル表面修飾を行った。アミノ化したシリコンウエハ上に還元剤存在下であるデヒドミセルを共有結合させると、コアを重合していないミセルではPEG鎖の運動性束縛に基づきミセルが不安定化して、崩壊している様子がAFMより観察された。一方コアを重合安定化させたアルデヒドミセル担持表面ではミセルの形状を保持した効率的処理表面が形成されていることが確認された。さらに、この処理表面は効果的にミセルでカバーされていることが、ゼータ電位測定及びタンパク吸着実験によって明らかとなり、生体適合性表面構築に本方法が有効であることが示された。

研究成果

• [文献書誌] K.Emoto,M.Iijima,Y.Nagasaki,k.Kataoka: "Functionality of polymeric micelle hydrogel with organized three dimensional architecture on surface"J.Amer.Chem.Soc.. (In press).
• [文献書誌] H.Otsuka,Y.Nagasaki,K.Kataoka: "Functionalization of polylactide (PLA) surface using heterobifunctional poly (ethylene glycol) (PEG) /PLA block copolymer"Biomacromolecules. (In press).
• [文献書誌] K.Emoto,Y.Nagasaki,M.Iijima,M.Kato,K.Kataoka: "Preparation of non-fouling surface through the coating with core-polymerized block copolymer micelles having aldehyde-ended PEG shell"Colloeds and Surfaces B : Biointerface. (In press).
• [文献書誌] K.Yasugi,T.Nagasaki,M.Kato,K.Kataoka: "Sugar-installed Polymer Micelles : Synthesis and Micellization of Poly(ethylene glycol) - Poly(D,L-lactide) Block Copolymers Having Sugar Groups at PEG Chain End"Macromolecules. 32(24). 8024-8032 (1999)
• [文献書誌] Y.Yamamoto,Y.Nagasaki,M.Kato,K.Kataoka: "Surface charge modulation of poly(ethylene glycol)-poly(D,L-lactide) block copolymer micelles : Conjugation of charged peptides"Colloids and Surfaces B : Bionterfaces. 16(1-4). 135-146 (1999)
• [文献書誌] K.Emoto,Y.Nagasaki,K.Kataoka: "Coating of surfaces with stabilized reactive micelles from poly(ethylene glycol)-poly(D,L-lacticacid) block copolymer"Langmuir. 15(16). 5212-5218 (1999)
• [文献書誌] H.Otsuka,Y.Nagasaki,K.Kataoka: "Novel approaches for the construction of functionalized poly(ethylene glycol) (PEG) layer on surfaces using heterobifunctional PEG/polylactide (PLA) block copolymers and their micelles"ACS Symposium Series,American Chemical Society (In press).