Mechanically tunable cell scaffold based on a photo reversible ion gel of azobenzene block copolymer

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光温度応答性を有するトリブロック共重合体(BCP)と細胞無毒な疎水性イオン液体(NCIL)を複合化したイオンゲルからなる細胞足場材料を創製する。従来のハイドロゲル系細胞足場材料と異なり、疎水性溶媒を用いることで、水溶液である培地との物質交換を防ぎ、長期的な材料安定性ないしは精密な力学スイッチングを担保する。力学特性変化は、BCPの可逆的な自己集合と解離を利用する。すなわち、温度応答性高分子へ光異性化反応を示すアゾベンゼンを導入することにより、trans型、cis型における相転移温度の差を発生させる。細胞培養温度(37℃)で異なる波長の光を照射することで物理架橋点を可逆的に凝集-解離させ、可逆な弾性率変化を達成する。初年度はまず、NCIL中における疎水性高分子の温度応答性を調査した。興味深いことに汎用ビニルポリマーであるPoly(methyl methacrylate) (PMMA)がNCILである[P8888][TFSI]中で37℃付近にUCST型相転移温度を有することを見出した。次に、光応答性部位の検討を進めた。細胞への低光毒性を念頭に、可視光に応答するメトキシアゾベンゼン(mAzo)のビニルモノマーを新規合成した。mAzoは[P8888][TFSI]中にて可逆な異性化反応が生起し、異性化割合を維持した。本年度の後半は、目的の力学スイッチングを担うP(mAzo-r-MMA)を重合し、[P8888][TFSI]中における温度・光応答性を確認した。得られた高分子のtrans型、およびcis型における相転移温度はそれぞれ37、44℃であった。本高分子が期待通り、生体温度付近でmAzoの光異性化状態に応じて約7℃という広い双安定温度を有することを確認した。さらに一定温度条件下において可視光の切り替えによる可逆な溶解性スイッチングを確認し、可逆な凝集-解離が生起することを実証した。