精密なゲル設計に基づき薬物の長期徐放を実現する非膨潤インジェクタブルIPNゲル

基于精确凝胶设计实现药物长期缓释的不溶胀注射IPN凝胶

基本信息

批准号：
20J01344
负责人：
石川昇平
金额：
$ 2.5万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、膨潤しない生体適合性に優れた高分子ゲルの作成を目的とする。本年度においては、ゲルを凍結-融解させることで、蜂の巣状の多孔質構造を有するゲルの作成に成功し、ゲルの非膨潤特性のみならず、10 μm 程度の粒子の優れた透過性、圧縮・引張時のタフ化も実現した。本研究では、4 分岐構造を有する2 種類のpoly(ethylene glycol) (PEG) を混合することで形成するテトラPEG ゲルを使用した。昨年度までの研究において、ゲルを純水に浸漬させると、通常のゲルでは従来通り膨潤する一方、希釈条件下では収縮することが判明し、その収縮に伴い相分離構造が発現することを見出した。そこで、本相分離構造の形成を強引に誘起させるため、凍結融解法を用いた多孔質構造の導入を試み、ゲルの内部構造を共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察した。高分子の重なり合い濃度(c*)以上で作成した凍結融解ゲルは、特徴的な構造が観察されなかった一方、c* 以下で作成した凍結融解ゲルは、蜂の巣状の多孔質構造が観察された。これは、高分子と水が主に占める領域が局在するためである。さらにこの多孔質構造は、細胞と同程度の粒子を透過したことから、優れた物質透過性を有することが示唆された。さらに本相分離ゲルに、細胞接着性ペプチドを導入し、ラット皮下への埋植を行うと、埋植周囲から細胞の遊走を達成し、脂肪様組織と血管様構造の形成を達成した。本材料は、完全合成材料からなる細胞遊走を達成した初めての材料であり、今後の組織工学への貢献が期待される。

该研究主题旨在创建具有出色生物相容性的聚合物凝胶，不会膨胀。今年，通过冷冻和解冻凝胶，我们成功地创建了具有多孔结构，具有蜂蜜状结构的凝胶，不仅具有蜂蜜状结构，不仅具有其非固定特性，而且还达到了约10μM颗粒的出色渗透性，并且在压缩和拉伸强度时韧性以及韧性。在这项研究中，我们使用了通过将两种类型的聚（乙二醇）（PEG）与四个分支结构混合的四凝胶。直到去年的研究中，发现当凝胶浸入纯净水中时，它像正常凝胶一样膨胀，但在稀释条件下收缩，并且随着这种收缩的形式开发了相位分离结构。因此，为了强行诱导相分离结构的形成，我们试图使用冻融方法引入多孔结构，并使用共聚焦激光显微镜观察凝胶的内部结构。尽管没有观察到在重叠浓度（C*）高于重叠浓度（C*）的浓度下产生的冷冻透射凝胶的独特结构，但以C*低于C*的浓度产生的冷冻透射凝胶具有多孔蜂窝结构。这是因为主要由聚合物占据的区域，水是局部的。此外，这种多孔结构渗透到与细胞相同水平的颗粒，这表明它具有出色的材料渗透性。此外，当将细胞粘附性肽引入相分离凝胶中并皮下植入大鼠时，从植入物的外围实现了细胞迁移，并实现了脂肪样组织和血管状结构的形成。该材料是第一种实现由完全合成材料制成的细胞迁移的材料，并有望在将来有助于组织工程。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

逐次網目形成に基づくインジェクタブルゲルの設計と軟骨組織再生

基于顺序网络形成的注射凝胶和软骨组织再生的设计

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Uechi Keiko;Yaguchi Hajime;Tokashiki Jikian;Taira Toki;Mizutani Osamu;黒崎健二;石川昇平
通讯作者：
石川昇平

三次元細胞環境としての機能性ハイドロゲルを用いた硬さと細胞応答に関する研究

使用功能水凝胶作为三维细胞环境的刚度和细胞响应研究

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
色材協会
影响因子：
0
作者：
工藤和樹;大澤重仁;石川昇平;大塚英典
通讯作者：
大塚英典

Molecular Weight-Dependent Diffusion, Biodistribution, and Clearance Behavior of Tetra-Armed Poly(ethylene glycol) Subcutaneously Injected into the Back of Mice.

DOI：
10.1021/acsmacrolett.3c00044
发表时间：
2023-04-18
期刊：
ACS MACRO LETTERS
影响因子：
7.015
作者：
Ishikawa, Shohei;Kato, Motoi;Si, Jinyan;Chenyu, Lin;Kimura, Kohei;Katashima, Takuya;Naito, Mitsuru;Kurita, Masakazu;Sakai, Takamasa
通讯作者：
Sakai, Takamasa

ゲル化臨界濃度付近で作成した高分子ゲルの疎水化を伴う相分離現象

临界凝胶浓度附近制备的聚合物凝胶伴随疏水化的相分离现象