動的架橋戦略に基づき,刺激に応答して物理的・化学的性質を変化させる3種類の刺激応答性高分子を設計し,その材料表面(2D培養)やゲル内部(3D培養)を用いた時空間制御型細胞培養システムの構築を目指して研究し,以下のような成果が得られた。 1)光・温度応答性ゲルの設計と細胞制御:引き続き,下限臨界溶液温度(LCST)を有する光二量化基導入PEG誘導体を合成し,光照射時間の調節により弾性率の異なる光・温度応答性PEGゲルを調製した。また,フィルムを作製した後に光二量化を行い,より高い弾性率を有する光・温度応答性PEGフィルムも調製した。光照射や温度によって,これらの光・温度応答性PEGゲル・フィルムの弾性率と親水性・疎水性を制御することに成功した。さらに,様々な弾性率や親水性・疎水性を有するゲルやフィルムの表面で細胞培養し,その接着や伸展などの細胞挙動を明らかにした。 2)光・生体分子応答性ゲルの設計と細胞制御:引き続き,分子複合体形成部位と光二量化基を導入したPEG誘導体と生体分子とから四分岐構造の分子複合体を形成させた後,光照射によるゾル-ゲル相転移挙動と標的分子添加によるゾル化挙動を明らかにした。さらに,光・生体分子応答性ゲル内部に細胞を内包させることに成功した。 3)光応答性フィルムの設計と細胞制御:引き続き,光二量化基導入PDMS誘導体を調製し,フォトマスクを通した光照射により様々な弾性率パターンの表面を形成した。光照射によりフィルム表面の化学的性質は変化しないが,物理的性質が変化することを明らかにした。さらに,このパターン化フィルム表面上で間葉系幹細胞を培養し,骨分化などへ分化誘導に成功した。
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