2002 Fiscal Year Annual Research Report
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13450326
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山口 猛央 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30272363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高羽 洋充 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (80302769)
酒井 康行 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (00235128)
中尾 真一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00155665)
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| Keywords | プラズマグラフト重合 / 生体類似膜 / 細胞培養 / 環境応答ゲル / ホストゲスト / クラウンエーテル / 新陳代謝 / ティッシュエンジニアリング |
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| Research Abstract |
生体膜ではイオンゲートが存在し、イオンシグナルが来たときにだけ細孔を開閉する。情報伝達シグナルにより細胞内外の特定イオンや物質の濃度を調節することが可能である。人工膜中にセンサー(包接ホスト)やアクチュエーター(環境応答ゲル)を組み合わせ、シグナルを認識したときにだけ細孔を高速に開閉する分子認識イオンゲート膜の開発に成功している。この膜はカリウムなど特定イオンが来たときにだけポリマー鎖が細孔内で膨潤し細孔を閉じる機能を有する。
本研究では、この情報シグナル認識機能を人工代謝機能へと応用した新規なハイブリッド型人工臓器を提案する。情報認識膜の表面に細胞を成長させる。細胞の一部が死滅すると全体の細胞へ悪影響を与え(生体では炎症など)、機能を維持できない。多くの細胞はカリウムポンプにより細胞内でカリウム濃度が高い状態を維持している。通常、細胞内部でのカリウムイオン濃度は4000ppmであり、血漿中の濃度は200ppmである。細胞が死滅すると細胞膜が破壊されカリウムイオンが外部へ流れ出す。膜がこの情報物質を認識し死滅細胞近辺だけポリマー鎖が膨潤し親水化すると、死滅細胞近辺の細胞が表面から剥がれる。さらに膜細孔も閉じ細胞質は透過側へは流れでない。拡散によりカリウムイオン濃度が低下するとポリマー鎖は収縮し、初めの状態と同じように細胞が増殖し細胞組織を再構成する。これを繰り返すことにより、常に組織は新しい細胞と代謝され、長期間機能を維持する。
本年度は作成した情報認識膜の上に細胞を培養することに成功した。培養した細胞にカリウムイオンシグナルを加えると、通常の膜上の細胞は剥離しないが、情報認識膜上の細胞だけが剥離することを確認した。本コンセプトが実現可能であることを確認し、細胞死実験を開始したところである。
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[Publications] T.Yamaguchi, S.Nakao et al.: "A molecular recognition microcapsule for environmental stimuli-responsive controlled-release"Advanced Materials. 14. 386-389 (2002)
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[Publications] T.Yamaguchi, S.Nakao et al.: "Development of a molecular recognition ion gating membranes and estimation of its pore size control"J. Am. Chem. Soc.. 124. 7840-7846 (2002)
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[Publications] T.Yamaguchi, S.Nakao et al.: "Development of a Molecular Recognition Polymer System Controlled by Thermosensitive Polymer Chains"Ind. Eng. Chem. Res.. 42. 380-385 (2002)
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[Publications] T.Yamaguchi, S.Nakao et al.: "Pore-filling electrolyte membrane-electrode integrated system for Direct Methanol Fuel Cell application"J. Electrochem. Soc.. 149. 1448-1453 (2002)
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[Publications] T.Yamaguchi, S.Nakao et al.: "Plasma-graft Pore-filling Electrolyte Membranes Using a Porous Poly(tetrafluoroethylene) Substrate"Electrochemistr. 70. 950-952 (2002)
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[Publications] 山口猛央, 中尾真一: "プラズマグラフト重合法によるPTFE多孔基材を用いたフィリング電解質膜の開発"化学工学論文集. (in press). (2003)
