バイオナノリアクターを空間的に固定化した温度応答性高分子ゲルの創製

用空间固定生物纳米反应器创建温度响应聚合物凝胶

基本信息

批准号：
15700323
负责人：
原田敦史
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700323/
关键词：
バイオナノリアクター高分子ゲル高分子ミセル酵素温度応答性 N-イソプロピルアクリルアミドアクリルアミド架橋密度ポリイオンコンプレックスミセルブロック共重合体空間的固定化 3次元ネットワーク酵素活性

项目摘要

本研究では、高分子鎖の3次元ネットワーク(高分子ゲル)内にコア安定化酵素内包ポリイオンコンプレックスミセルを存在させることにより、高分子ゲルの架橋密度を制御することによってゲル内での酵素内包ミセルの拡散を抑え、空間的に固定化する。具体的には、ポリエチレングリコールとポリアスパラギン酸からなるブロック共重合体とカチオン性酵素(トリプシン)を混合することによって粒径70nmのポリイオンコンプレックスミセル溶液を調製する。そのミセル溶液に過剰量のグルタルアルデヒド溶液を添加することによって、ミセル内核に架橋構造を導入し、ミセル構造を安定化した。次に、この溶液にN-イソプロピルアクリアミド及び架橋剤を添加しレッドクス重合させることによって、高分子ゲル内にコア安定化酵素内包ポリイオンコンプレックスミセルを固定化する。得られた高分子ゲルへのミセル担持量を定量した結果、架橋密度・ミセルの仕込量に対して一定比率(60-70%)のミセルがゲルに担持されることが確認された。得られたゲルの温度変化に対する相図を作成した結果、ミセルの有無に関係なく、同一温度域(32℃付近)で体積相転移することが確認された。さらに、高分子ゲル表層に温度変化によってスキン相を形成させることによって基質の透過性を制御することによってバイオナノリアクターの機能制御が可能であることも確認された。

在这项研究中，我们在聚合物链的三维网络（聚合物凝胶）内创建了核心稳定的含酶聚离子复合胶束，并通过控制聚合物凝胶的交联密度，我们在凝胶内创建了含酶的胶束。抑制扩散并在空间上固定它。具体而言，通过将由聚乙二醇和聚天冬氨酸组成的嵌段共聚物与阳离子酶(胰蛋白酶)混合来制备粒径为70nm的聚离子复合胶束溶液。通过向胶束溶液中添加过量的戊二醛溶液，将交联结构引入到胶束的内核中，使胶束结构稳定。接下来，将N-异丙基丙烯酰胺和交联剂添加到该溶液中并进行氧化聚合，以将核心稳定的含酶聚离子复合物胶束固定在聚合物凝胶内。对获得的聚合物凝胶上负载的胶束量进行定量，结果证实基于交联密度和胶束带电量，一定比例(60-70％)的胶束负载在凝胶上。制作所得到的凝胶相对于温度变化的相图，结果确认，无论胶束的存在与否，在相同的温度范围(32℃左右)发生体积相变。此外，还证实，通过改变温度在聚合物凝胶的表面层上形成皮相来控制基底的渗透性，可以控制生物纳米反应器的功能。