ABSTRACT The surface of polyethylene (PE) plastic bags was modified by a dichlorophenol (DCP)‐degrading soil fungus: Mortierella sp., zygomycete fungus. The modified surface was evaluated by atomic force microscopy (AFM), water drop contact angle measurements, and fluorescence analysis. In the presence of the fungus, the PE plastic bag samples showed improved hydrophilic properties as a result of OH‐group modification. AFM height and phase images showed that the elastic modulus of the PE plastic bag surface increased when the fungus was present. The results showing that the change in the elastic modulus of the PE plastic bag samples was not proportional to their hydrophilicity, suggests that the modification of OH groups and the formation of C–C cross‐linked structures occur in a competitive manner.

We have developed N-α-lysine acrylamide (LysAA) with a lysine side chain that enhances the fibrinolytic system; random copolymerization of LysAA with MPC [20% molar ratio] enhanced the fibrinolytic activity of LysAA.

高植物度の産業用部品の開発を目的に，ポリ (L一乳酸) (PLA) の物性改善を未加硫天然ゴム (NR)，エポシキ化天然ゴム (ENR) を主成分として，結晶化促進剤および加水分解抑制剤の添加によって行った。ここに結晶化促進剤は開発したポリ (D一乳酸） とデンプン共重合体 (COPLA-DTM） と加水分解抑制剤としてのポリカルボジイミド (PCDI) を用いた。5％W/W の COPLA-D および3％W/W のPCDI添加で10％W/W の NR/ENR の添加によって，実用化の上で重要となる耐加水分解性を保持し，かつ97％W/W 植物由来の PLA 複合材料でポリプロピレン樹脂レベルの耐衝撃性および耐熱性を示す樹脂を調製することが可能となった。

Two series of copolymers, Poly (RAAm-co-ST) and Poly (BMAAm-co-R`MA), as the novel primers in adhesive bonding polypropylene (PP) were prepared by radical copolymerization of alkoxymethyl acrylamide (RAAm) and styrene (ST) or alkyl methacrylate (R`MA). Alkoxy groups (OR) in the RAAm moieties used were methoxy, ethoxy, isobutoxy and butoxy, whereas alkyl groups (R`) in the R`MA moieties were methyl, ethyl, isopropyl, isobutyl, n-butyl and n-hexyl. Homopolymer of RAAm, Poly (RAAm), was also prepared and characterized : the glass transition temperature of Poly (RAAm) was T_g=76.8∿70.0℃ and Poly (RAAm) was thermally decomposed through a two step degradation with the evolution of corresponding alcohol. The bonding properties of PP, using two series of copolymers as primers, were studied by measuring the shear strength (τ) of single-lap joints between PP and PP or other substrates such as polyethyleneterephthalate (PET), nylon 66 (66N), alminium, steel and glass. The primers tested were effective when used with polyurethane adhesive. Mixed substrate bonds prepared between PP and others gave substantial bond strength (τ=48.4∿51.3 MPa) in comparison to bond strength for unprimered controls (τ=8.9∿16.7 MPa). Maximum bond strength was obtained when Poly (BMAAm-co-HMA) was chosen as a primer. The mechanism for the adhesive bonding of PP was discussed.

Nematic polyitaconates having 4-methoxyazobenzene moieties as mesogen in the side chain were prepared. Thermal properties, polymer composition, and the photoinduced configuration change have been examined to suggest a possible use of the polymers for photosensitive liquid-crystalline materials.

アミノ酸ユニットを担持もつ新規なポリマーのバイオマテリアルへの応用と機能について解説した．

poly(N-α-methacrylamide-L-lysine)[poly(α-LysMA)]あるいはpoly(N-α-acrylamide-L-lysine)[poly(α-LysMA)]をグラフト固定化したフィルム表面へのタンパク質の吸着挙動をタンパク質に特異的な抗原－抗体反応を利用して評価した。フィブリノーゲンやプラスミノーゲンアクチベータインヒビター等は本表面には吸着しにくく、線溶因子プラスミノーゲンおよび組織プラスミノーゲンアクチベータは強く吸着することを認めた。このとき、吸着量はpoly(α-LysMA)よりもpoly(α-LysAA)が増大することを認めた。さらにフィルム表面の抗血栓性をフィブリン平板法で比較検討した。

温度応答性poly(N-2-hydroxypropylmethacrylamide-co-methyl methacrylate)あるいはpoly(N-isoporpylacrylamide)を表面固定化した材料の相転移温度の上下による表面性状の差異を菌体表面に12ペプチドシーケンス発現させた大腸菌ランダムライブラリーの選択・解析から評価した。その結果、いずれも相転移温度より高い温度では疎水性アミノ酸の選択確率が、相転移温度以下では親水性アミノ酸の選択確率が増大した。また、温度応答性素材による相転移温度上下での親･疎水性に差異があることを認めた。

温度応答性poly(2-hydroxypropyl-co-methyl methacrylate)[poly(HPMA-co-MMA)]をグラフトした汎用樹脂フィルムにさらに、N-methacryloylsuccinimde(NASu)を連続グラフト重合し、温度応答性層と細胞接着性ペプチドRGDS層をもつ二層フィルムを調製した。表面の固定化するRGDS量によってHeLa細胞の接着性は変化した。RGDS層をもつフィルム表面では無接着因子培地では未処理フィルムでは増殖しなかったHeLa細胞が増殖する細胞応答等を示した。

平成15年度文部科学省サイエンス・パートナーシッププログラム採択事業についての研究成果を報告した。 動機付け教育として実験、実習が効果的であり、生徒・学生の学習活動が継続的に行なわれれば、自学自習によって高度な教育が可能であることが示唆された。同時に実験・実習内容の精査やプログラム以前での実験技術に拘わる事前実習やティーティングアシスタントの養成が重要であることを指摘した。

側鎖にL-リジン残基をもつメタクリルおよびアクリルアミドを合成した。得られたポリマーと血漿タンパク質との相互作用を表面プラズモン共鳴(SPR)を用いて検討した。

炭素質膜表面や汎用樹脂材料への両性イオン構造のpoly(Nα-methacrylamide-L-lysine)のグラフト反応をプラズマ処理－ポスト重合法によって行った。表面の抗血栓性を家兎全血接触試験等から評価した。

両性イオン構造のD-SerあるいはL-Serを含むpHおよび温度応答性高分子IPN膜を調製した。膜の電位に及ぼすゲルの膨潤－収縮挙動あるいは水中のpHの影響ならびにL-Glu、D-Glu等のキラル認識性能について検討した。

温度応答性のPoly(2-hydroxypropylmethacrylamide-co-methyl methacrylate)[Poly(HPMA-co-MMA)]をプラズマ処理－ポスト重合法によって固定化したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム表面性状の評価を試みた。菌体表面に12残基のランダムなペプチドシーケンスをもつ大腸菌ライブラリーin vitroでフィルムと接触させ、選択さらたペプチドシーケンスを解析した。その結果、未処理のPETフィルムでは温度による選択アミノ酸の変化を認めなかったが、Poly(HPMA-co-MMA)の相転移温度以上では疎水的なアミノ酸の選択確率が上昇し、相転移温度以下では親水的なアミノ酸の選択確率が増大する表面性状変化を認めた。

温度応答性Poly(2-hydroxypropylmethacrylamide-co-methyl methacrylate)[Poly(HPMA-co-MMA)]をプラズマ処理－ポスト重合法によって汎用樹脂フィルム表面にグラフトした。さらに、細胞接着因子RGDSあるいはフィブロネクチンを固定化するためN-methacryloylsuccindime(MASu)を連続的にプラズマ処理－ポスト重合によって修飾して温度応答性層と細胞接着層の二層構造からなる刺激応答性フィルムを調製した。HeLa細胞の接着および増殖と温度刺激剥離について検討した。

医用材料として多用されるポリ塩化ビニル樹脂等の汎用樹脂表面にプラズマ処理－ポスト重合法によってPoly(Nα-methacrylamide-L-lysine)[Poly(α-LysMA)]を固定化した。表面への血漿タンパク質の吸着性をタンパク質特異的な抗体を用いて評価した。線溶タンパク質プラスミノーゲンや組織プラスミノーゲンアクチベータは強く吸着したが、プラスミノーゲンアクチベータインヒビターやフィブリノーゲンは吸着しにくい表面性状を認めた。さらにフィブリン平板法によりグラフト化表面は線溶機能が亢進された。

Poly(Nα-methacrylamide-L-lysine)[Poly(α-LysAA)]を新規に調製し、構造類似体のPoly(Nα-acrylamide-L-lysine)[Poly(α-LysMA)]と線溶タンパク質プラスミノーゲン(Plg)あるいは組織プラスミノーゲンアクチベータ(t-PA)との相互作用について表面プラズモン共鳴(SPR)測定による検討を行った。その結果、これらの線溶タンパク質との相互作用がPoly(α-LysMA)]より強いPoly(α-LysAA)]はPlg/t-PA系での線溶活性をPoly(α-LysMA）よりも亢進した。

2-hydroxypropylmethacrylamide(HPMA)に温度・光応答性を付与した新規ポリマーを調製した。光および温度応答性機能を細胞増殖・剥離用基材として応用するために、本ポリマーをプラズマ処理－ポスト重合によって固定化した汎用樹脂表面にてHeLa細胞あるいはNIH3T3細胞を用いて接着・増殖あるいは光・温度刺激剥離性能について検討した。

Poly(N-α-methacrylamide-L-lysine)[Poly(α-LysMA)]の線溶タンパク質プラスミノーゲンあるいは組織プラスミノーゲンアクチベータとの相互作用を生体分子間相互作用解析から検討した。Poly(α-LysMA)はこれら線溶タンパク質に特異的な相互作用を認めたが、アルブミン、γ-グロブリン、フィブリノーゲン等の血漿タンパク質との相互作用は殆ど認められなかった。

抗凝血活性と生体親和性を併せもつ生医学材料の調製を目的に両性イオン構造のL-Ser基を含むメタクリレート体にアニオン成分としてのメタクリル酸の共重合体を調製した。共重合体のメタクリル酸共重合比がトロンビンの活性に及ぼす影響を酵素反応速度論的に検討した。

O-methacryloyl-L-Serine(L-SerMA)をn-BuLiでアニオン重合した。得られたポリマーの水溶液での性質ならびに生体親和性を知るためにタンパク質との相互作用を蛍光分光法で検討した。

両性イオン構造のL-Ser基を含む温度応答性ポリ（N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAAm-co-SerMA)の水中での温度応答性の及ぼすpHおよび塩濃度の影響について検討した。

銅クロロフィリン錯体および2-ヒドロキシプロピルメタクリルアミド(HPMA)とMMA共重合体をポリエチレンテレフタレート表面にプラズマ処理－ポスト重合法により表面修飾した。得られたグラフト化フィルム表面でのHeLa細胞の増殖と剥離を検討した結果、表面で接着・増殖した細胞を光または温度刺激によって剥離できることを認めた。

L-SerあるいはD-Serを含む温度応答性の高分子ゲル膜を調製した。pHが膜電位の及ぼす影響ならびに添加アミノ酸のD-,L-等の構造が膜電位に及ぼす影響を検討した。

L-リジンを側鎖にもつポリマーをプラズマ処理－ポスト重合法によって汎用樹脂フィルム表面の固定化した。 線溶タンパク質の吸着性を吸着タンパクに特異的な抗体を用いる化学発光法によって評価し、フィブリン平板法を用いる測定から線溶活性を評価した。

直鎖あるいは環状のアルキル基を導入した一連のコポリマーを合成し､ 水溶液の相転移に及ぼすアルキル基の構造と組成の影響について検討した結果､ LCST は PNIPAAm より低下し､ かついずれも RAAm 含量の増加とともに低温側へシフトした｡ また､ コポリマーはいずれも LCST 以下で分子集合した｡

先端材料の開発では機能分子の探索およびシステム化が重要で､ 各種分子が高度に組織化されて生みだされる生体機能に注目した｡ 本講では生体機能の化学的な理解から機能発現への化学構造の構築というデザインを軸としてソフトマテリアル開発の現状と未来についての話題を講述した｡

サイズやパターンを制御したガラススポットに,温度で細胞接着・剥離を制御する素材と周囲を細胞非接着素材としたマイクロアレイを調製した.接着細胞の90%以上が温度刺激で回収できた.また,スポット上に抗体結合部位を修飾し,細胞特異的な抗体で目的細胞を選択固定化し,開発装置を用いて高速診断を可能とした. 0.001%のヒト人工染色体(HAC)含微小核細胞の受容細胞への融合を,最大0.1%まで効率化した.細胞マイクロアレイと装置で,診断/制御と分取用デバイスとして実用化可能であることを示した.

個細胞を固定化して細胞の機能診断を行ない,温度刺激によって細胞を非侵襲的に選択的に剥離・回収する新規な細胞診断デバイスを開発した。ガラス基板上のサイズやパターンを制御した金スポットに温度刺激に可逆的に応答するpoly(2-hydroxypropylmeth-acrylamide-co-methylmethacrylate),ガラス面には細胞非接着面としてのpoly[2-(methacryl-oyloxyjethyl phosphoryl choline]をそれぞれ修飾した。細胞播種により個細胞をアレイ表面に固定化できることを初めて見出した。温度刺激で90%以上の接着細胞が非侵襲的に剥離した。DNAトランスフェクションを90%以上の高効率で行える等,本細胞マイクロアレイが診断と分取用デバイスとして有用でかつ実用化可能であることを示した。

ティッシュ・エンジニアリングや細胞診断・分離等への応用の基盤材料とする細胞増殖および剥離時へのダメージの少ない基材開発を生体適合性材料2-ヒドロキシプロピルメタクリルアミド(HPMA)を熱、光応答性に誘導した素材として用いて以下(1)〜(5)に展開して基礎・応用研究を行った。 (1)ダイヤモンドライク炭素膜上へのグラフト重合法を確立して、ガラス・金属・セラミックス等の素材を選ばない表面処理法(国際特許出願中)を開発した。細胞分離や診断用のセルアレイ(特許出願準備中)への利用を進める基盤形成ができた。 (2)HPMA/MMAヒドロゲル表面にさらにプラズマ処理後重合を行いN-メタクリルロイルスクシンイミドをグラフトし、細胞接着因子RGDSを固定化してHeLa細胞の増殖・剥離を行った。因子修飾表面は接着速度が幾分増加し、さらに未修飾の温度応答性表面よりも約10%剥離が抑制された。(未処理の剥離は増殖細胞の約80%)また、両性イオン構造のN-α-メタクリルアミド-L-リジンをグラフトしたPET表面では血小板は接着できなかったが、HeLa細胞は接着・増殖する特異性を示し細胞分離への可能性を認めた。 (3)銅クロロフィリン錯体とHPMA/MMAとの共重合によって光照射下に疎水性に変化する表面を構築し、緑色光照射下で接着・増殖させた3T3細胞を最大で68%剥離する性能を認めた。 (4)リン酸基をもつポリマー微粒子の存在下ヒドロキシアパタイトを生成させ成形・加工後、焼成過程を経てミクロポーラスな足場となる素材を開発した。(特許出願準備中)酸化チタンとのハイブリッド化も成功して、光応答性の足場への応用が可能となった。 (5)足場材としてのヒドロゲル表面を、分子インプリント法で作成し特定の分子の温度リリースが可能になることや両性イオン構造のL-Serを含むヒドロゲル素材に温度およびpHで生体分子の放出制御を認めた。

耐久性のある合成高分子材料を表面修飾することによって,高度な抗凝血性を示す新規な材料の開発を目的に,1.生体の異物認識の回避,2.血液凝固因子の阻害,3.血栓線溶系を活性化する両性イオン構造のポリマー材料の開発とその機能評価に関する研究を行い,以下の成果を得た. 1散漫ヒドロゲル層を形成による生体親和性材料の開発:両性イオン構造をもつ3種ポリマーのpoly(O-methacryloyl-L-serine)[poly(SerMA)]poly(N^α-methacrylamide-L-lysine)[poly(α-LysMA)],poly(N^ε-methacryl amide-L-lysine)[poly(ε-LysMA)]を合成し、血漿タンパク質との相互作用について,共鳴ミラー法を用いる生体分子間相互作用及び蛍光分光法を用いて検討した結果,これらポリマーと血漿タンパク質アルブミン(Alb),γ-グロブリン(Glo),フィブリノーゲン(Fib)との相互作用が弱いことを認めた.また,poly(SerMA)]およびpoly(ε-LysMA)はAlbを変性することなく吸着させ,血中Albの自発的コーティングによって生体親和性を発現することが示唆された. 2.凝固因子トロンビンの活性を阻する材料の開発:抗凝血タンパク質ヒルジンはカルボキシルアニオンが連続するセグメントをもち、トロンビンの塩基性セグメントと特異的な相互作用によって抗凝血性を発現する。poly(SerMA)とアニオン性セグメントととしてのメタクリル酸とのコポリマーがトロンビンの活性を非競合的に阻害することを酵素反応速度論的に示した.またpoly(α-LysMA)にもトロンビン阻害を認めた. 3.線溶因子プラスミノーゲン結合性および線溶活性を促進する材料の開発:プラスミノーゲン(Plg)は両性イオン構造α-Lysineと特異的に相互作用する.生体分子間相互作用解析から,.poly(α-LysMA)にPlgとの強い相互作用を認めた.また,poly(α-LysMA)は血漿タンパク質Alb, Glo, Fibにない相互作用を組織プラスミノーゲンアクチベータ(t-PA)にも認めた.poly(α-LysMA)はPlg/t-PAによるフィブリンの分解を促進することが分かった.ボリマーはいずれもArプラズマ処理/ポストグラフト重合によって表面処理が可能であった.表面にpoly(α-LysMA)をグラフトしたポリエチレンテレフタレート(PET)のウサギ全血を利用した体外循環回路での抗凝血性は未処理よりも良好であった.

光触媒の抗菌作用については多くの研究例が報告されているが,いずれも光触媒を機能させるためには紫外線しか利用できないので,抗菌作用について紫外線の効果と光触媒の効果とを区別して議論することは不可能であった。本研究では我々のグループが開発した可視光応答性酸化チタン光触媒を用いることにより,上記の問題点の解決を図った。検討項目は以下の3項目である。 (1)微生物の影響を調査するのに好ましい光触媒の薄膜化 (2)原核微生物として大腸菌を対象に可視光-光触媒の効果を確認 (3)真核微生物として酵母を対象に可視光-光触媒の効果を確認 (1)については,ゾルゲル法をベースとする方法で可視光応答性酸化チタン光触媒の薄膜化に成功した。具体的には,硫酸チタンを原料としてアンモニアで加水分解後,過酸化水素を加えて加水分解物を解コウして得た過酸化チタン前駆体ゾルを得た。薄膜は前駆体ゾルにアンモニアを加え,パイレックスガラス基材表面にスピンコーターでコーティングし,乾燥後,350℃の温度で1時間焼成することで成膜した。(特許出願) (2)可視光応答型酸化チタン光触媒をコーティングしたパイレックスガラス基材表面に大腸菌(E.coli from)を含む水滴を滴下し,4℃で水分が蒸発しない条件で青色および緑色LEDを照射し,光照射による影響を生菌数によって評価した。その結果,LEDを照射した場合のcell numberは,青色LEDでは0.12×10^2,緑色LEDでは0.23×10^2,と光を照射しないときの4.13×10^2と比較すると明らかに減少し,光触媒の効果が確認された。(3)酵母を対象に(2)と同様の実験を行ったところ,光触媒の効果はほとんど見られなかったことから,光触媒の作用は原核細胞には有効であるが,真核細胞には効果は薄いことが示唆された。

人体組織の再建を目指すティッシュ・エンジニアリング(組織工学)で重要となる人工細胞外マトリックスあるいは細胞の分化・増殖に必要な各種因子のタイミングリリースや細胞への栄養供給がスムーズに行なう足場材としての刺激(光、熱、pH)応答性ポリマーヒドロゲルの開発に関する以下1、2の基礎・応用研究を行った。 1.生体適合性材料poly(N-2-hydroxypropylmethacrylamide)[poly(HPMA)] にMMAを共重合して温度応答性を、またアゾベンゼン基をもつモノマー(MAHP)あるいはクロロフィリン銅錯体(Chlph)を共重合して光・熱応答性のコポリマー(ゲル)に誘導した。さらに、poly(O-methacryloyl-L-serine)[poly(SerMA)] の共重合によってpoly(N-isopropyl-acrylamide)[poly(NiPAAm)]コポリマー(ゲル)に温度・pH応答性を付与した。HPMA/MMAコポリマーゲルが栄養モデルのアミノ酸誘導体を温度によって放出制御可能であったことから、これらポリマーが温度、光、pH刺激によって各種物質の放出を制御できる足場材としての有用性を示した。 2.アクリルアミド系モノマーを含むポリマーが接着成分として有用で、化学物質や細胞接着の制御の成分として利用可能であることを明らかにした。また、プラズマ処理-ポスト重合法によりこれら上記ポリマーを表面修飾したフィルムが温度、光、pH応答性を示すことを明らかにした。さらに温度応答性フィルム上で、HeLa細胞が組織培養ポリスチレン同様の接着・増殖を認め、温度刺激によってHeLa細胞をコントロールとしたpoly(NiPAAm)表面修飾フィルムの細胞剥離量の40%から80%以上になる剥離性能性能の向上を認めた。このとき剥離細胞は増殖能が十分に保持されており、細胞増殖・剥離用基材として必要な諸性質を具備する材料であることを認めた。

テトラメチルシロキサン(TMDS)を主鎖に含むポリウレタン尿素(PEUU-Si)をエチレンジアミンを鎖延長剤とし、3-ビス(ヒドロキシプロピル)テトラメチルヂシロキサン存在下、テトラヒドロフランと4,4-ジフェニルメタンジイソシアネートの重付加から得た。TMDS成分はPEUU-Si表面に局在し、血漿アルブミンを吸着した。 2-(メタクリロイルオキシ)エチルホスホリルコリン(MPC)成分で表面修飾したポリエチレンテレフタレート(PMPC-g-PET)をプラズマ照射-後重合法で得た。PMPC-g-PETはオリジナルPETより血漿タンパク質の吸着を抑制し、マウス繊維芽細胞L929や血小板の粘着を抑制した。 セリンやプロリンで修飾したポリメタクリル酸メチル微粒子をO-メタクリロイルセリンあるいはO-メタクリロイルプロリンとメタクリル酸メチルの乳化重合から得た。アミノ酸基は粒子表面に配向しており、タンパク質の吸着を効果的に抑制した。 PMPC、ポリ[2-(ヒドロキシエチル)メタクリレート]、ポリ(2,3-ジヒドロキシプロピルメタクリレート)、ポリ(1-メタクリロイルオキシズルシトール)を親水性セグメントとする一連のポリジメチルシロキサンブロックコポリマーをポリジメチルシロキサン型アゾ開始剤を用いて対応するモノマーのラジカル重合から得た。親水性セグメントは水中で表面付近に配向した。このような親水性の表面はタンパク質の吸着をポリジメチルシロキサンより抑制した。また、PMPCを含むブロックコポリマーはL929細胞と血小板の粘着を抑制した。

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4面 電子デバイス・材料　新聞・雑誌

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No.112 p.5-7　会誌・広報誌

20150525版 p.11　新聞・雑誌

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