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2018 年度 実績報告書

天然アミノ酸由来のビニルモノマーを基盤とするスマート高分子材料の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05800
研究機関同志社大学

研究代表者

東 信行  同志社大学, 理工学部, 教授 (10156557)

研究期間 (年度) 2016-10-21 – 2019-03-31
キーワードアミノ酸由来ビニルポリマー / RAFT重合法 / ATRP重合法 / 多重温度応答性ブロックポリマー / LCST/UCST / 表面グラフト重合 / 細胞シート / インジェクタブルゲル
研究実績の概要

本研究の主な目的は、天然アミノ酸由来のビニルモノマーの系統的合成と高分子化ならびにそれらビニルポリマーの機能特性とくに外部刺激応答性を検討して、新たなスマート高分子材料の創成を提案することである。例えば天然の構造タンパクの一種であるエラスチンは、粘弾性を示すのみならず、熱に応答して極性スイッチングなど興味深い特性を有している。しかしながらエラスチンそのもの、ないしはその類似ペプチドを人工合成するためには、多くの労力と時間を要し、しかも大量合成も容易ではない。本研究では、天然タンパクを見習って、アミノ酸由来ビニルモノマーの重合により、簡便に大量に高分子化するという発想のもと、高い安定性と機能性をもつ生体適合型高分子材料の創成を期待した。
まず、初年度は、転移温度(LCST)の大幅に異なるアミノ酸由来ビニルポリマーよりなるジブロックポリマーの精密合成にRAFT重合法を用いることにより成功した。温度応答性を検討したところ、昇温過程の途中でミセル形成を伴う特異な相転移現象を示す事を明らかにした。
次年度においては、この系を固体(ガラス)基板上へと展開して、熱転移現象や細胞足場材としての有用性を検討した。具体的には、表面開始ATRP法により様々なアミノ酸由来ポリマーブラシの調製に成功した。これらポリマーブラシの転移温度は、水溶液状態と良く対応している事が判った。また、ポリマーブラシは細胞毒性を示さず、培養した細胞シートが転移温度を利用して剥離回収できる事を見出した。
最終年度は、本系を刺激応答型のハイドロゲルへと応用したところ、インジェクタブルゲルとしての機能(注射器で体内への注入が可能で、注入後再びゲルになる機能)を発現し、細胞培養のための3次元足場としても、また細胞含有状態でのインジェクタブルゲル機能(細胞を活かした状態での体内注入)へも適用可能であることを明らかにした。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Peptide–Vinyl Polymer Multiblock Hybrids by Nitroxide-mediated Polymerization: Breaking the Limitations of Monomer Compatibility2019

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, N. Higashi, T. Koga
    • 雑誌名

      Polym. Chem.

      巻: 10 ページ: 71-76

    • DOI

      10.1039/c8py01330f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Novel Thermo-responsive Multiblock Architecture Composed of A Sequential Peptide and An Amino Acid-derived Vinyl Polymer: Toward Protein-mimicking Single-chain Folding2019

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, N. Higashi, T. Koga
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 55 ページ: 1498-1501

    • DOI

      10.1039/c8cc09051c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stepwise Thermo-responsive Amino Acid-derived Triblock Vinyl Polymers: ATRP Synthesis of Polymers, Aggregation and Gelation Properties via Flower-like Micelle Formation2018

    • 著者名/発表者名
      N. Higashi, S. Matsubara, S. Nishimura, T. Koga
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 11 ページ: 424-435

    • DOI

      10.3390/ma11030424

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocleavable and Polymerizable Peptide for Micropatterning of Bioactive Segments in Polymer Soft Materials2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, A. Hirata, Y. Taki, Y. Morita, N. Higashi, T. Koga
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 47 ページ: 555-558

    • DOI

      10.1246/cl.171235

    • 査読あり
  • [学会発表] RAFT重合法を利用した配列制御型アミノ酸由来ビニルポリマーのワンポット合成2018

    • 著者名/発表者名
      山野 宰・東 信行・古賀 智之
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 環境応答性蛍光部位を有するアミノ酸由来ビニルポリマーの新規合成と感温素子への応用2018

    • 著者名/発表者名
      高岡 恵理奈・東 信行・古賀 智之
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
  • [学会発表] アミノ酸由来ビニルポリマーとPEGからなる新規ブロックポリマーの合成とゲル特性2018

    • 著者名/発表者名
      橋本 佑起・東 信行・古賀 智之
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
  • [学会発表] Fast pH-Responsive Supramolecular Hydorogel from Peptide-Polymer Hybrid2018

    • 著者名/発表者名
      T. Koga, Y. Oatari, H. Motoda, N. Higashi
    • 学会等名
      82nd Prague Meeting on Macromolecules, 24th Polymer Networks Group Meeting(Prague)
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermo-Responsive Hydrogel from Amino Acid-Derived Triblock Vinyl Polymers via Flower-Like Micelle Formation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, S. Matsubara, N. Higashi, T. Koga
    • 学会等名
      82nd Prague Meeting on Macromolecules, 24th Polymer Networks Group Meeting(Prague)
    • 国際学会
  • [学会発表] 温度応答性アミノ酸由来ビニルポリマーで表面機能化された高分子微粒子2018

    • 著者名/発表者名
      猿田 孟徳・東 信行・古賀 智之
    • 学会等名
      第64回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] 緑色蛍光タンパク質を模倣したペプチド-ビニルポリマー・コンジュゲートの合成とその特性2018

    • 著者名/発表者名
      太田 奈恵・西村 慎之介・東 信行・古賀 智之
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
  • [図書] 刺激応答性高分子ハンドブック(分担執筆)2018

    • 著者名/発表者名
      西村慎之介,古賀智之,東 信行
    • 総ページ数
      8ページ
    • 出版者
      (株)エヌ・ティ・エス
    • ISBN
      978-4-86043-535-6

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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