高密度高分子ブラシを付与した高分子材料:合成、構造・機能、および応用

具有高密度聚合物刷的聚合物材料：合成、结构/功能和应用

基本信息

批准号：
04J00809
负责人：
吉川千晶
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

新規バイオインターフェースの創製を目的として、表面開始リビングラジカル重合(LRP)により合成した濃厚ポリマーブラシと生体関連物質の相互作用の解明を行った。具体的には、まず、親水性ポリヒドロキシエチルメタクリレート(PHEMA)ブラシへのタンパクの吸着挙動を水晶振動子(QCM)および顕微鏡観察により詳しく調べた。PHEMAブラシの密度(グラフト密度0.007〜0.7chains/nm^2)や鎖長(グラフト膜厚にして2〜10nm)、タンパクの大きさ(IgG,BSA,Myoglobin,Aprotinin)を変えて実験を行った結果、タンパクの吸着挙動がグラフト密度とタンパクの大きさの相対的な関係に依存することを見いだした。すなわち、ブラシ膜はその隣接グラフト点間距離に比べて小さいサイズのタンパクを(PHEMAキャスト膜と同様に)著しく吸着するのに対し、相対的に十分大きいサイズのタンパクをグラフト層から完全に排除し、その吸着を阻害すること(非特異的相互作用の抑制)を明らかにした。更に、上記QCM測定においては困難であった、比較的弱いと考えられるブラシの最表面とサイズ排除されたタンパクとの相互作用について、クロマトグラフィー手法により検討した。ここでは、シリカモノリスカラムを母材として、表面開始ATRPにより、その細孔内表面に構造の明確なPHEMA濃厚ブラシを付与した。このカラムに対する標準プルランの溶出挙動を測定し、低分子量領域にブラシ層によるサイズ分離が支配的な領域(濃厚ブラシにサイズ排除される領域)が現れることを確認した。次に、大きさの異なるタンパクの溶出実験を行った結果、比較的小さいタンパクのみがブラシ層に進入し、層内で強い吸着的相互作用を受けるのに対して、ブラシ層からサイズ排除されたタンパクはブラシの最外表面とほとんど相互作用しないことを明らかにした。

为了创建一种新型生物界面，我们研究了由表面引发的活性自由基聚合（LRP）合成的致密聚合物刷与生物相关物质之间的相互作用。具体来说，我们首先使用石英晶体振荡器（QCM）和显微镜观察详细研究了蛋白质在亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯（PHEMA）刷上的吸附行为。通过改变 PHEMA 刷的密度（移植物密度 0.007 至 0.7 条链/nm^2）、链长（移植物膜厚度 2 至 10 nm）和蛋白质大小（IgG、BSA、肌红蛋白、抑肽酶）进行实验。结果，我们发现蛋白质吸附行为取决于接枝密度和蛋白质尺寸之间的相对关系。也就是说，虽然刷膜显着吸附与其相邻接枝点之间的距离相比尺寸小的蛋白质（类似于PHEMA铸膜），但它完全将尺寸相对较大的蛋白质排除在接枝层之外，从而抑制了其。吸附（抑制非特异性相互作用）。此外，使用色谱法研究了刷的最外表面与被认为相对较弱的尺寸排阻蛋白质之间的相互作用，这在上述QCM测量中是困难的。此处，使用表面引发的 ATRP，使用二氧化硅整体柱作为基础材料，将具有清晰结构的富含 PHEMA 的刷子应用于孔的内表面。测定了该柱上的标准普鲁兰多糖的洗脱行为，确认了在低分子量区域中出现了刷层的尺寸分离占主导地位的区域（通过致密刷排除尺寸的区域）。接下来，我们对不同尺寸的蛋白质进行了洗脱实验，发现只有相对较小的蛋白质进入刷层并在层内发生强烈的吸附相互作用，而它们则被尺寸排除在刷层之外。几乎不与刷子的最外表面相互作用。