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

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。

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。