細胞機能の制御・評価を指向した刺激応答型マテリアルの創製と組織工学材への応用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15500334
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 杉山 一男 近畿大学, 工学部, 教授 (00088577)
• 研究分担者: 細谷 浩史 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90183102) ; 井原 辰彦 近畿大学, 工学部, 教授 (50133541) ; 白石 浩平 近畿大学, 工学部, 助教授 (10196602)
• キーワード: 2-hydroxypropylmethacrylamide / methyl methacrylate / Sodium Copper-chlorophyllin / 熱応答性ポリマー / 光応答性ポリマー / 細胞剥離 / HeLa細胞 / 3T3細胞

研究概要

ティッシュ・エンジニアリング(組織工学)で重要となる細胞の増殖や分化の制御さらに細胞機能の評価を指向した人工細胞外マトリックス(足場材)としての刺激(光,熱,pH)応答性ポリマーヒドロゲルの開発に関する以下(1)〜(3)の基礎・応用研究を行った.
(1)N-isopropylacryamide(NiPAAm)とO-methacryloyl-L-serine(SerMA)からなるヒドロゲルを調製した.
得られたゲルはpHによってイオン化状態が変化し,pHに対して膨潤状態が変化する応答性と温度を上昇させると収縮する応答性を認めた.
(2)生体適合性材料N-2-hydroxypropylmethacrylamide(HPMA)とMMAのコポリマーをAr処理-ポスト重合法によってグラフトしたポリエチレンテレフタレート(g-PET-1)を得た.g-PET-1上,37℃でHeLa細胞あるいは3T3細胞は接着・増殖し,温度のみを25℃に低下するとそれぞれ接着細胞の54%,88%が剥離する未処理には認められない温度応答性を示した.
(3)連鎖移動剤存在下,HPMA, MMAと銅クロロフィリン錯体(Chlph)の三元共重合によって末端にアミノ基をもつポリマーを合成したのち,メタクリロイルサクシンイミドとの反応から温度あるいは可視光応答性のマクロモノマー[Mac(HPMA/MMA/Chlph)]を得た.上記(2)と同様にMac(HPMA/MMA/Chlph)を修飾したPETを調製した(g-PET-2).発光ダイオード(LED)を照射下,g-PET-2上でHeLa細胞は接着・増殖し,光をOFFにすると接着細胞の73%(青色LED)および63%(緑色LED)剥離した.

研究成果

• [文献書誌] Kazuo Sugiyama, 他2名: "Characterization and application of polypropylene films modified with stimuli-sensitive copolymers with an Ar-plasma postpolymerization technique"Journal of Applied Polymer Science. 90巻. 143-148 (2003)
• [文献書誌] 杉山一男, 他4名: "光・熱応答性ポリ(N-2-hydroxypropylmethacrylamide)のグラフト化PET表面での細胞増殖・剥離"高分子学会予稿集. 53巻(発表予定). (2004)
• [文献書誌] 杉山一男, 他2名: "両性イオン構造のアミノ酸を含むポリマーヒドロゲルのpHおよび温度による膨潤-収縮挙動"高分子学会予稿集. 52巻・14号. 4089 (2003)
• [文献書誌] 杉山一男, 他4名: "細胞増殖用基材としての刺激応答性ポリ(2-ヒドロキシプロピルメタクリルアミド)を表面にもつPETフィルムの調製とキャラクタリゼーション"高分子学会予稿集. 52巻・14号. 4091 (2003)
• [文献書誌] 杉山一男, 他3名: "クロロフィリン銅錯体を含む2-ヒドロキシプロピルメタクリルアミド/MMAコポリマーの光・熱刺激応答と細胞増殖用基材への応用"高分子学会予稿集. 52巻・5号. 1085 (2003)
• [文献書誌] 杉山一男, 他3名: "N-イソプロピルアクリルアミドセグメントをもつポリ(2-ヒドロキシプロピルメタクリルアミド)の調製と温度応答性"高分子学会予稿集. 52巻・5号. 1085 (2003)