時空間機能を持つ自己組織化材料の設計と解析

具有时空函数的自组装材料的设计与分析

• 批准号: 14J02019
• 负责人: 玉手 亮多
• 金额: $ 2.05万
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J02019/
• 关键词: ブロック共重合体; 化学振動反応; ベシクル; コロイドソーム; 人工細胞; 散逸構造; 細胞培養

本研究課題では、生体のように時空間的な機能性をもった新しい自己組織化材料の設計を目的として研究を遂行してきた。これまで、ブロック共重合体やゲル微粒子の示す自己集合と化学振動反応の生み出すリズム現象を協同させることで、細胞のように膜構造を自律的に変化させる「自励振動ベシクル」や「自励振動コロイドソーム」を報告してきた。本年度は、より詳細に高分子構造と膜構造のダイナミクスの関係を明らかにするため、ジブロック共重合体のブロック比や分子量を系統的に変えたサンプルを創製し、平衡状態及び振動挙動中のベシクルサイズに与える影響を詳細検討した。その結果、親水鎖の長さに依存してベシクル形成メカニズムが異なり、振動中のベシクルサイズに大きな影響を与えることを明らかにした(Soft Matter, accepted.)。更に、高分子構造のみならず、化学振動反応の基質濃度や高分子溶液への塩添加によってもベシクル構造の形成崩壊ダイナミクスを制御できることも明らかにした(論文投稿準備中)。またこれまでは主に細胞の示す動的な挙動に着想を得たバイオインスパイアード材料を研究してきたが、新たな研究の方向性として、時空間的な機能性を持った自己組織化材料を動的細胞培養材料に適用する試みも実施した。具体的には光二量化可能な官能基を持つABAトリブロック共重合体からなる動的ハイドロゲルを創製した。このゲルは光照射によって任意の時空間スケールで粘弾性を動的に変化でき、粘弾性の変化に起因した細胞増殖挙動の変化が起こることを示した(Chem. Mater. 2016)。また温度に依存したゾルゲル転移を示す分子認識接着可能なハイドロゲルについても報告した(Biomacromolecules 2017)。このように、最終年度ではこれまで2年間の研究の先鋭化と共に、新たな時空間材料の萌芽も見出すことが出来た。

The purpose of this research is to study the functionality of biological space and the design of self-organizing materials. This paper reports the phenomenon of self-assembly of micro-particles, production of chemical vibration reaction and self-regulation of membrane structure of cells. This year, the relationship between polymer structure and film structure is clearly discussed in detail. The relationship between polymer structure and film structure is discussed in detail. The relationship between polymer structure and film structure is discussed in detail. As a result, the hydrophilic lock is dependent on the long term, and the vibration is affected by the long term.(Soft Matter, accepted.) In addition, polymer structure, chemical vibration reaction, matrix concentration, polymer solution addition, polymer structure formation, breakdown and control, etc.(in preparation for submission) The main cell culture material is suitable for the study of new research direction, time and space, functional cell culture material for the development of self-organized materials. Specifically, photo-binary functional groups are created to support the development of photo-binary complexes. The reason for this change is that light irradiation causes the growth of cells in any time, space, or viscosity (Chem. Mater. 2016)。The temperature dependence of the molecule indicates that molecular recognition may then be reported (Biomacromolecules 2017). The first two years of research will be sharpened and new space materials will emerge.

项目成果

Self-assembly of thermo-reversible hydrogels via molecular recognition toward a spatially organized co-culture system

通过分子识别将热可逆水凝胶自组装成空间组织的共培养系统

• DOI: 10.1021/acs.biomac.6b01672
• 发表时间: 2017
• 期刊: Biomacromolecules
• 影响因子: 6.2
• 作者: Ryota Tamate;Kotomi Takahashi;Takeshi Ueki;Aya Mizutani Akimoto;Ryo Yoshida
• 通讯作者: Ryo Yoshida

Fabrication of self-oscillating vesicles and colloidosomes undergoing autonomous structural changes

制造经历自主结构变化的自振荡囊泡和胶体体

• 发表时间: 2017
• 作者: R. Tamate;T. Ueki;M. Shibayama;R. Yoshida
• 通讯作者: R. Yoshida

Physical to chemical hydrogels: photodimerization-induced dynamic viscoelastic changes of ABA triblock copolymer-based hydrogels for 3D cell culture

物理到化学水凝胶：用于 3D 细胞培养的基于 ABA 三嵌段共聚物的水凝胶的光二聚化诱导的动态粘弹性变化

• 发表时间: 2016
• 作者: R. Tamate;T. Ueki;Y. Kitazawa;M. Kuzunuki;M. Watanabe;A. M. Akimoto;R. Yoshida
• 通讯作者: R. Yoshida

Self-oscillating vesicles: spontaneous cyclic changes of supramolecular self-assembly of synthetic diblock copolymers

自振荡囊泡：合成二嵌段共聚物超分子自组装的自发循环变化

• 发表时间: 2016
• 作者: R. Tamate;T. Ueki;M. Shibayama;R. Yoshida
• 通讯作者: R. Yoshida

自励振動ベシクル/コロイドソームの創製

自振荡囊泡/胶体体的产生

• 发表时间: 2016
• 作者: 玉手亮多;上木岳士;柴山充弘;吉田亮
• 通讯作者: 吉田亮