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。

产生的细胞支架材料由离子凝胶组成，该离子凝胶是光热反应三嵌段共聚物（BCP）和无细胞疏水离子液体（NCIL）的复合物。与常规的水凝胶细胞支架材料不同，使用疏水溶剂可防止材料与培养基的交换，这是一种水溶液，并确保了长期的材料稳定性或精确的机械切换。机械性能的变化利用了BCP的可逆自组装和解离。也就是说，通过引入偶氮苯（表现出光异构反应）中的温度响应性聚合物，产生了反式类型和顺式类型之间的相变温度差异。通过在细胞培养温度（37°C）下的不同波长的照射光，物理交联点是可逆聚集和解离的，从而实现了弹性模量的可逆变化。在第一年，我们首先研究了NCIL疏水聚合物的温度响应能力。有趣的是，已经发现，通用乙烯基聚合物聚合物（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）在[P8888] [TFSI]，一个NCIL中的UCST型相变温度约为37°C。接下来，我们开始研究光自动源位点。考虑到细胞的光毒性低，新合成了对可见光的甲氧亚唑（Mazo）的乙烯基单体（Mazo）。 Mazo在[P8888] [TFSI]中经历可逆异构反应，以保持异构化速率。在今年的下半年，负责所需的机械切换的P（Mazo-R-MMA）被聚合，并确认[P8888] [TFSI]中的温度和光反应。所获得的聚合物的反式和顺式类型的相变温度分别为37和44°C。如预期的那样，该聚合物的宽双重温度约为7°C，具体取决于生物温度附近Mazo的光异构化状态。此外，在恒定温度条件下确认了由于可见光开关而导致的可逆溶解度切换，这表明发生了可逆的聚合解散。