独立した複数の超分子から成る生体分子応答性ヒドロゲルの開発

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複数の超分子ファイバーが独立して機能する新奇ヒドロゲルの創出とバイオ応用を目的とした研究を行った。まずは、ペプチド型と脂質型の低分子ヒドロゲル化剤の組み合わせを検討し、Self-sorting（自己認識・他者排除）現象によって独立した超分子ファイバーを構築することのできる分子ペアを探索した。その結果、ダブルネットワーク型の超分子ヒドロゲルを創出できる複数の分子ペアを見出すことに成功した。また、共焦点レーザー顕微鏡を駆使した独自の手法によって、ダブルネットワークを可視化することにも成功し、各ファイバーの刺激に対する応答をリアルタイムにイメージングすることができた。さらに、本研究で標的としている生体分子へとヒドロゲルの応答性を拡張するために金属イオンや酵素をゲルに加えた。その結果、複数の分子システムを有する超分子ヒドロゲルの開発に成功した。このヒドロゲルは、各分子システムの特徴を反映した合理的な刺激応答性を示すことを明らかにした。また、酵素応答性超分子ヒドロゲルの内部に、酵素活性制御システムを組み込むことで特定のタンパク質に応答するヒドロゲルの創出にも成功した。このヒドロゲルは、酵素を有効に利用して、標的タンパク質のシグナルを増幅することが可能であるために比較的感度の良い応答が可能であった。触媒活性のないタンパク質に応答するヒドロゲルは開発は従来困難であったため、本戦略がタンパク質応答性のバイオマテリアル創出の重要な鍵となることが期待される。