バイオナノリアクターを空間的に固定化した温度応答性高分子ゲルの創製

用空间固定生物纳米反应器创建温度响应聚合物凝胶

• 批准号: 15700323
• 负责人: 原田 敦史
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700323/
• 关键词: バイオナノリアクター; 高分子ゲル; 高分子ミセル; 酵素; 温度応答性; N-イソプロピルアクリルアミド; アクリルアミド; 架橋密度; ポリイオンコンプレックスミセル; ブロック共重合体; 空間的固定化; 3次元ネットワーク; 酵素活性

本研究では、高分子鎖の3次元ネットワーク(高分子ゲル)内にコア安定化酵素内包ポリイオンコンプレックスミセルを存在させることにより、高分子ゲルの架橋密度を制御することによってゲル内での酵素内包ミセルの拡散を抑え、空間的に固定化する。具体的には、ポリエチレングリコールとポリアスパラギン酸からなるブロック共重合体とカチオン性酵素(トリプシン)を混合することによって粒径70nmのポリイオンコンプレックスミセル溶液を調製する。そのミセル溶液に過剰量のグルタルアルデヒド溶液を添加することによって、ミセル内核に架橋構造を導入し、ミセル構造を安定化した。次に、この溶液にN-イソプロピルアクリアミド及び架橋剤を添加しレッドクス重合させることによって、高分子ゲル内にコア安定化酵素内包ポリイオンコンプレックスミセルを固定化する。得られた高分子ゲルへのミセル担持量を定量した結果、架橋密度・ミセルの仕込量に対して一定比率(60-70%)のミセルがゲルに担持されることが確認された。得られたゲルの温度変化に対する相図を作成した結果、ミセルの有無に関係なく、同一温度域(32℃付近)で体積相転移することが確認された。さらに、高分子ゲル表層に温度変化によってスキン相を形成させることによって基質の透過性を制御することによってバイオナノリアクターの機能制御が可能であることも確認された。

This study で は, polymer の 3 dimensional lock ネ ッ ト ワ ー ク (polymer ゲ ル) within に コ ア stabilization enzyme insourcing ポ リ イ オ ン コ ン プ レ ッ ク ス ミ セ ル を exist さ せ る こ と に よ り, polymer ゲ ル の bridge density を suppression す る こ と に よ っ て ゲ ル within で の enzyme insourcing ミ セ ル の company を え suppression, space に immobilized す る. Specific に は, ポ リ エ チ レ ン グ リ コ ー ル と ポ リ ア ス パ ラ ギ ン acid か ら な る ブ ロ ッ ク weigh fit と カ チ オ ン sex enzyme (ト リ プ シ ン) を mixed す る こ と に よ っ て size 70 - nm の ポ リ イ オ ン コ ン プ レ ッ ク ス ミ セ ル solution を modulation す る. そ の ミ セ に ル solution than turning volume の グ ル タ ル ア ル デ ヒ ド solution を add す る こ と に よ っ て, ミ セ ル kernel に bridge structure を import し, ミ セ を ル structure stabilization し た. に, こ に の solution N - イ ソ プ ロ ピ ル ア ク リ ア ミ ド and び bridging tonic を add し レ ッ ド ク ス overlap さ せ る こ と に よ っ て, polymer ゲ ル within に コ ア stabilization enzyme insourcing ポ リ イ オ ン コ ン プ レ ッ ク ス ミ セ ル を immobilized す る. Have ら れ た polymer ゲ ル へ の ミ セ ル bear a quantity を quantitative し た result, the density of Bridges, ミ セ ル の shi 込 quantity に し seaborne て certain ratio (60-70%) の ミ セ ル が ゲ ル に bear hold さ れ る こ と が confirm さ れ た. Have ら れ た ゲ ル の temperature variations change に す seaborne る phase 図 を made し た results, ミ セ ル の presence of に masato is な く (pay nearly 32 ℃), the same temperature domain planning で volume phase shift す る こ と が confirm さ れ た. さ ら に, polymer ゲ ル surface temperature variations change に に よ っ て ス キ を ン phase formation さ せ る こ と に よ っ て の matrix permeability を suppression す る こ と に よ っ て バ イ オ ナ ノ リ ア ク タ ー の function suppression が may で あ る こ と も confirm さ れ た.

项目成果

A.Harada, K.Kataoka: "Switching by pulse electric field of the elevated enzymatic reaction in the core of polyion complex micelles"Journal of the American Chemical Society. 125(50). 15306-15307 (2003)

A.Harada、K.Kataoka：“通过脉冲电场切换聚离子复合胶束核心中升高的酶促反应”美国化学会杂志。

M.Jaturanpinyo, A.Harada, X.Yuan, K.Kataoka: "Preparation of bionanoreactor based on core-shell structured polyion complex micelles entrapping trypsin in the core cross-linked with glutaraldehyde"Bioconjugate Chemistry. (In press).

M.Jaturanpinyo、A.Harada、X.Yuan、K.Kataoka：“基于核壳结构聚离子复合物胶束的生物纳米反应器的制备，该胶束在与戊二醛交联的核心中捕获胰蛋白酶”生物共轭化学。

ナノバイオエンジニアリングマテリアル

纳米生物工程材料

• 发表时间: 2004
• 作者: 秋吉一成;澤田晋一
• 通讯作者: 澤田晋一

原田敦史, 片岡一則: "先端化学シリーズ3 糖鎖/バイオマテリアル/分子認識/バイオインフォマティクス(日本化学会編)"丸善. 6 (2003)

Atsushi Harada、Kazunori Kataoka：“高级化学系列 3：聚糖/生物材料/分子识别/生物信息学（日本化学会编辑）”Maruzen 6 (2003)。

Preparation of bionanoreactor based on core-shell structured polyion complex micelles entrapping trypsin in the core cross-linked with glutaraldehyde

• DOI: 10.1021/bc034149m
• 发表时间: 2004-03-01
• 期刊: BIOCONJUGATE CHEMISTRY
• 影响因子: 4.7
• 作者: Jaturanpinyo, M;Harada, A;Kataoka, K
• 通讯作者: Kataoka, K