ゆらぎが精密に制御された高分子ゲル網目による分子クラウディング環境の創製

使用具有精确控制波动的聚合物凝胶网络创建分子拥挤环境

基本信息

批准号：
22K14730
负责人：
呉羽拓真
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は、密度とゆらぎを制御した生体適合性ゲル網目の開発およびゲル網目と、その内部の生体分子の運動・相互作用を厳密に評価できる手法の確立、生体分子が高活性化可能なゲル網目の構造最適化と生体現象の発現を目指している。本年度は、密度とゆらぎを制御した生体適合性ゲルの開発をメインに進めた。具体的には側鎖にエチレングリコール基を有し、高い生体適合性を示す高分子であるポリオリゴエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート(pOEGMA)を対象にした。大きな特徴は、pOEGMA鎖のエチレングリコール数を変えることで側鎖の長さが変わるため、結果的にゲルネットワークのゆらぎや密度を制御することができる。従って、側鎖の長さがゲル網目の物性に与える影響を調査するため、一連の側鎖長を変えたゲル網目を合成し、各種物性測定を実施した。特に、圧縮試験から得られる力学特性から側鎖長の効果が明らかになった。側鎖が長くなることでゲル網目を構成する高分子鎖同士の立体障害が顕著に働き、ゲル全体の弾性率と圧縮強度が増加することを見出した。また、異なる側鎖長のpOEGMAを任意の比で共重合することで得られるゲルは、共重合比にしたがって力学的特性を制御することができることもわかった。さらに、典型的なゲルとして使用され、力学物性が劣る化学種に対し、微量のOEGMAを共重合するだけで強靭化できることもわかり、汎用性の高い強靭化手法として有用であることを確かめた。これら研究内容の一部は学術論文として受理された。

该研究主题旨在开发控制密度和波动的生物相容性凝胶网络，建立可以严格评估凝胶网络及其内部生物分子的运动和相互作用的方法，优化允许生物分子高度激活生物分子的凝胶网络结构，并开发生物学现象。今年，我们主要致力于开发控制密度和波动的生物相容性凝胶。具体而言，靶标是聚乙二醇甲基乙烯甲酯（POEGMA），这是一种在其侧链上具有乙二醇基团的聚合物，并且具有较高的生物相容性。一个主要特征是，侧链的长度通过改变Poegma链中的乙二醇数量而变化，从而导致控制凝胶网络的波动和密度。因此，为了研究侧链长度对凝胶网络物理特性的影响，合成了一系列具有不同侧链长度的凝胶网络，并测量了各种物理性能。特别是，从压缩测试获得的机械性能揭示了侧链长度的效果。发现较长的侧链会导致形成凝胶网络的聚合物链之间的空间障碍，并且整个凝胶的弹性模量和抗压强度都会增加。还发现，可以根据共聚比控制以任何比率来控制不同侧链长度获得的凝胶。此外，发现它可以通过简单地与用作典型凝胶且具有较差机械性能的化学物种的微量oegma进行痕量的oegma来加强，并且它可作为一种高度用途的韧性技术。其中一些研究主题被接受为学术论文。