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

基于偶氮苯嵌段共聚物光可逆离子凝胶的机械可调细胞支架

基本信息

批准号：
22KJ0102
负责人：
猿渡彩
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

我们创建了一种由离子凝胶组成的细胞支架材料，该离子凝胶是光温响应性三嵌段共聚物（BCP）和无毒疏水性离子液体（NCIL）的复合材料。与传统的基于水凝胶的细胞支架材料不同，疏水性溶剂的使用可防止材料与水介质的交换，确保材料的长期稳定性或精确的机械切换。机械性能的变化利用 BCP 的可逆自组装和解离。即，通过将表现出光异构化反应的偶氮苯引入到温度响应性聚合物中，产生反式和顺式之间的相变温度差。通过在细胞培养温度（37°C）下照射不同波长的光，物理交联可逆地聚集和解离，实现弹性模量的可逆变化。第一年，我们首先研究了 NCIL 中疏水性聚合物的温度响应性。有趣的是，我们发现聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)，一种通用乙烯基聚合物，在 NCIL [P8888][TFSI] 中具有 37°C 左右的 UCST 型相变温度。接下来，我们研究了光响应位点。合成了一种对可见光有反应的新型甲氧基偶氮苯 (mAzo) 乙烯基单体，同时考虑到对细胞的光毒性较低。在mAzo中，[P8888][TFSI]发生可逆异构化反应，并且异构化速率得以维持。今年下半年，我们聚合了在所需机械开关中发挥作用的P(mAzo-r-MMA)，并在[P8888][TFSI]中确认了其温度和光响应性。所得聚合物的反式型和顺式型的相变温度分别为37℃和44℃。正如预期的那样，我们确认该聚合物具有大约 7°C 的宽双稳态温度，具体取决于 mAzo 的光异构化状态，接近生物温度。此外，我们通过在恒温条件下切换可见光证实了可逆溶解度切换，证明了可逆聚集-解离的发生。