北海道大学大学院先端生命科学研究院の李响准教授と東京大学大学院工学系研究科バイオエンジニアリング専攻博士後期課程の大平征史氏らの研究グループは，ハイドロゲルの流動性を，DNAの塩基配列を設計することによって予測・制御することに成功しました。
ポイント
- DNA二重らせん構造を架橋点に用いたハイドロゲルを作製。
- 二重らせん構造の安定性を設計することで，ハイドロゲルの流動性の予測・制御を実現。
- 生体に近い流動性をもつ細胞培養培地や注射可能なゲル材料など，医療材料への応用に期待。
ハイドロゲルはヨーグルトやスライムなどに代表される，柔らかく，流動性を示すことができる材料で，人工硝子体や癒着防止材などの医用材料としても応用されています。ハイドロゲルを医用材料に応用するには，その流動性を予測・制御することが重要ですが，生理的条件下で実現することはこれまで困難でした。
本研究グループは，DNAが作る二重らせん構造の安定性が，DNAの塩基配列に大きく左右されることに着目し，DNA二重らせん構造で架橋された新しいハイドロゲルを合成しました。このゲルのマクロな流動時間を調べたところ，DNA二重らせん構造の解離時間と幅広い時間領域で一致することが判明しました。DNA二重らせん構造の安定性は，塩基配列を設計することで自在に調整できるため，本手法を用いてゲルを合成することで，生理的条件下においても任意の流動性をもつハイドロゲルを合成できることが示唆されました。
本研究による成果は，生体に近い流動性をもつ細胞培養培地や注射可能なゲル材料，さらにはソフトロボティックスなど，医療分野への応用が期待されます。
なお，本研究成果は，2022年2月16日（水）公開のAdvanced Materials誌にオンライン掲載されました。
本研究成果は，北大プレスリリース（https://www.hokudai.ac.jp/news/2022/02/dna-7.html）にも掲載されていますので，より詳しい内容はそちらの記事もご覧下さい。
（右）二重らせん構造の安定性とゲルの流れやすさの関係性
論文情報
論文名 Star-Polymer-DNA Gels Showing Highly Predictable and Tunable Mechanical Responses
著者名 Masashi Ohira, Takuya Katashima, Mitsuru Naito, Daisuke Aoki, Yusuke Yoshikawa, Hiroki Iwase, Shin-ichi Takata, Kanjiro Miyata, Ung-il Chung, Takamasa Sakai, Mitsuhiro Shibayama, Xiang Li
雑誌名 Advanced Materials(材料科学の専門誌)
DOI 10.1002/adma.202108818
URL https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108818
公表日 2022 年 2 月 16 日(水)(オンライン公開)
論文名 Star-Polymer-DNA Gels Showing Highly Predictable and Tunable Mechanical Responses
著者名 Masashi Ohira, Takuya Katashima, Mitsuru Naito, Daisuke Aoki, Yusuke Yoshikawa, Hiroki Iwase, Shin-ichi Takata, Kanjiro Miyata, Ung-il Chung, Takamasa Sakai, Mitsuhiro Shibayama, Xiang Li
雑誌名 Advanced Materials(材料科学の専門誌)
DOI 10.1002/adma.202108818
URL https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108818
公表日 2022 年 2 月 16 日(水)(オンライン公開)