超分子材料の精密制御を新たな段階へ(Researchers unlock new level of precision in supramolecular materials)

2026-10-01 ノースウェスタン大学

ノースウェスタン大学の研究チームは、分子が自己集合して形成する超分子ポリマーについて、長さと化学的セグメント配置を精密に制御する新しい重合技術を開発した。研究では、分子末端を保護して成長を停止させる「self-capping supramolecular polymerization」により、従来制御が難しかった超分子ポリマーを、細胞径を超えるマイクロメートル級まで均一に成長させた。さらに、正・負の電荷を持つ分子セグメントを所定の順序で配置したところ、水中でも構造が安定し、神経細胞への予想外の生物活性が確認された。特定の電荷配置を持つ材料は神経突起の伸長・分岐とシナプス形成を促進し、7日後のカルシウム活動は未処理細胞の約4倍となった。ヒト神経前駆細胞でも三次元的な組織化が観察され、再生医療用バイオマテリアルなどへの応用が期待される。

超分子材料の精密制御を新たな段階へ(Researchers unlock new level of precision in supramolecular materials)
Supramolecular polymers with precise micrometer-scale length and segmentation. Different colors mark distinct segments in each fiber. Imaged using a confocal microscope. Credit: Michael Dore (Stupp Laboratory), Center for Regenerative Nanomedicine

<関連情報>

数十億ダルトン超分子ポリマーの精密な長さおよび電荷セグメンテーション Precise length and charge segmentation of billion-dalton supramolecular polymers

Michael D. Dore, Madison Strong, Simon A. Egner, Hiroaki Sai, […] , and Samuel I. Stupp
Science  Published:1 Oct 2026
Doi:https://doi.org/10.1126/science.aeg5583

Abstract

Supramolecular polymers with precise micrometer-scale segments of opposite charge are challenging to synthesize as discrete assemblies in water. These systems could be used to pattern charged surfaces, interact with the membranes of cells, or form hierarchical structures. We report a living polymerization of fibrillar peptide assemblies with a central positively charged segment flanked by negative ones that can have a collective molar mass on the order of billions of daltons. The self-capping supramolecular polymerization required an untwisted β sheet core persisting along the entire length of the assembly as well as dormant ends in the absence of a monomer source. The positive domains of the segmented structures were anchored to the membranes of neurons, leaving the connected negative segments in a highly dynamic state near the cells through charge repulsion. The segmented architecture generated extensive neurite growth and synaptic activity.

0504高分子製品
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