Starburst hemoglobin polymer with controlled physical properties as a red blood cell substitute

具有受控物理特性的星爆血红蛋白聚合物作为红细胞替代品

基本信息

批准号：
21K12688
负责人：
松平崇
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nara Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、輸血用赤血球の代替となり得る人工酸素運搬体として、超分子重合-固定法(Supramolecular Polymerization and subsequent Fixing, SPF法)により、ヘモグロビン（Hb）が放射状に三次元配置された、星形構造を持つHbポリマーを構築することを目的としている。令和4年度は、Hbに分子量10～40 kDaの四分岐PEGを結合させ、星形構造の核(コア)となる二環式Hbダイマーの合成を行った。得られた二環式Hbダイマーを濃縮したところ、超分子開環重合に伴いハイドロゲル化が確認された。続いて、得られたゲルを溶解・希釈すると、解重合により再び二環式Hbダイマーが生成した。この結果は、二環式Hbダイマーが濃度に応じて可逆的に、網目構造を持つHb集合体（超分子ポリマーゲル）へと自己組織化されていることを示唆しており、Hbのサブユニット間相互作用を用いた超分子ポリマーゲルの初めての例となった。また、四分岐PEGの分子量の増大に伴いゾルーゲル転移が起こる臨界濃度は低下し、二環式Hbダイマーの環サイズが大きいほど超分子開環重合してゲル化しやすいことが明らかになった。SPF法を応用することで、前述の超分子ポリマーゲルの構造が共有結合により固定された化学ゲルを合成することができた。超分子ポリマーゲルは化学ゲルとは大きく異なるレオロジー特性を示し、刺激応答性や自己修復作用といった特異的な性質が確認された。これらの結果は、第45回日本バイオレオロジー学会年会、第71回高分子討論会、第29回血液代替物学会年次大会にて発表し、現在、論文投稿の準備中である。

这项研究旨在构建具有星形结构的HB聚合物，其中血红蛋白（HB）在径向上以三维形式排列为人造氧载体，这可以作为输血红细胞的替代方法。在2022财政年度，分子量为10至40 kDa的四边形钉与HB结合，以合成构成星形结构核心的Bicyclic HB二聚体。将获得的双环HB二聚体浓缩，并通过超分子环的聚合确认水凝胶。随后，将获得的凝胶溶解和稀释，并通过解聚再次形成双环HB二聚体。该结果表明，双环HB二聚体是根据浓度自组装成网络的HB组件（超分子聚合物凝胶）的，这是使用HB的超分子相互作用的超分子聚合物凝胶的第一个例子。此外，已经揭示了Sol-Gel跃迁发生的临界浓度随着四核PEG的分子量减少而发生的临界浓度发生，并且Bicyclic HB HB二聚体的环尺寸越大，凝胶上分子环的环呼吸聚合的可能性就越大。通过应用SPF方法，可以合成上述超分子聚合物凝胶的结构被共价键固定的化学凝胶。超分子聚合物凝胶表现出与化学凝胶显着不同的流变特性，并且证实了特定的特性，例如刺激反应性和自我修复。这些结果在日本生物学学会的第45届年会，聚合物讨论的第71届年会和血液学协会的第29届年度会议上介绍，目前正在准备提交论文。