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わたしたちの技術

- Our Technology -

安定化の技術が
生体材料の未来を拓く

​タンパク質・酵素

​核酸

​細胞・組織

バイオ産業を支える生体物質をより効率的に使いたくはありませんか? 遺伝子工学や効率的に開発されるAI技術の発達等で、バイオ産業を支える生体物質は近年、飛躍的に発展してきました。他方、酵素、アプタマー、核酸、細胞などの生体分子は優れた機能を持っていますが、不安定であるために利用できる環境、用途、期間が制限されてしまいます。 Gel Coat Biomaterialsの技術顧問・CTO・共同創業者である東京大学大学院工学系研究科 高井まどか教授 は、長年にわたって生体適合性材料である双性イオンポリマーを研究してきました。 この親水性の双性イオンポリマーと水の保護層が生体適合性ハイドロゲル Gel Coat™を形成します。

生体分子を保護する
アメーバハイドロゲル
Gel Coat™

  • ​双生イオン部位により自由水で保護

  • 疎水性部位に固定化などの機能性

  • 高い生体適合性

  • ナノサイズの「ナノゲル」を形成

  • サイズの精密制御

  • 特性のコントロール可能

  • スケールアップ容易

  • 動物由来の成分なし

Hydro-Gel-Polymer.png

超親水性ユニット

  1. 親水性

  2. 水を保持

  3. 高い生体適合性

疎水性ユニット

  1. ハイドロゲルを形成

  2. 固定化などの機能性

最適な方法で生体分子を保護 

自由混合.png

自由混合による安定化

ナノハイドロゲル
複合体化保護

ナノハイドロゲルと酵素の複合体を担体に担持固定化

  • 生体分子にゲル粒子を混ぜるだけ

  • 酵素の耐熱化・活性化が可能

  • 凝集抑制・保存安定性向上

  • 生体分子とゲルを反応させて複合体化

  • より高い安定性・耐熱性

  • 分解耐性・ステルス性などの機能化

  • ハイドロゲル複合体をさらに担体に担持

  • 活性を維持しつつ繰り返し性を向上

  • ろ過・沈降などによる回収を可能に

​より理解いただくためのデータ

生体適合性アイコン.png

高い生体適合性
高い安全性

  1. 多様な応用例に裏打ちされた高い生体適合性

  2. 生細胞活性に変化なし

(細胞播種72時間後、5 mg/mL)

生細胞活性.png

Gel Coat 添加量

JIS T 0993-1、ISO 10993「医療機器の生物学的評価」に準拠

細胞活性評価
(未添加=100%基準)

酵素活性

安定化
​活性化

  1. Gel Coat™ハイドロゲルを混ぜることで酵素を安定化・活性化

  2. 酵素溶液に添加するだけなので、活性維持と、反応促進

  3. 使用濃度(数-数十mg/mL)の添加では水と同程度の粘度

40℃加熱後活性変化

Retention rate by 40 Thermal

効率アップアイコン.png

効率化
​収率・収量向上

  1. ニーズに合わせた安定化法が可能

  2. 高活性、再利用、高効率

  3. 既存技術の問題を解決するGel Coat™の担持技術は、バッチ方法やフローリアクター等の画期的な生産を実現します

担持繰り返しテスト.png

酵素活性

反応回数

酵素活性

​わたしたちの技術

酵素、アプタマー、核酸、細胞などの生体分子は優れた機能を持っていますが、不安定であるために利用できる環境、用途、期間が制限されてしまいます。
 

Gel Coat Biomaterialsの技術顧問・CTO・共同創業者である東京大学大学院工学系研究科 高井まどか教授 は、長年にわたって生体適合性材料である双性イオンポリマーを研究してきました。この親水性の双性イオンポリマーと水の保護層が生体適合性ハイドロゲルを形成します。


生体適合性ハイドロゲルは、生体分子を長期安定化、固定化、熱安定化させることが出来ます。

工業的応用として、化成品の生産用酵素を安定化することで、酵素の繰り返し利用回数を高め、生産コストを低減することができます。

医薬品そのものをハイドロゲルで保護することにより、体内で薬効の持続性を高めることができます。


将来の応用例として、グルコースと酸素を燃料として発電するバイオ燃料電池に、酵素とハイドロゲルを組み合わせた電極を用いることで、生体内で長期的に安定稼働する発電デバイスを作製できます。


わたしたちの強みは、​

•双性イオンポリマーを精密重合する高分子合成技術

•双性イオンポリマーを物質表面に結合させる界面技術

•生体物質の評価技術

•ライフサイエンスとバイオエンジニアリング

を基盤とした環境・化学・医療への応用です。

【従来既存のバイオ物質の安定化剤との比較】

既存の安定化剤として知られる以下の3つには、いずれにも懸念点があります。


既存法1.界面活性剤

  • 疎水的な生体物質を水中になじませることで安定化・抽出

  • 生体物質へのダメージ懸念。

既存法2.親水性素材

  • サイズ排除効果による生体物質の安定化効果のみ

  • 疎水的な生体物質を安定化させる効果は弱い

  • 親水的な生体物質との吸着リスク

  • 免疫原性あり。増粘リスク。

既存法3.生体由来素材

  • 量産性スケールアップに懸念

  • 素材自体の保管・輸送・事業化リスク

【当社技術の優位性】

当社技術は、細胞膜を模倣して人工的に生産される生体適合性超親水性ユニットと疎水性ユニットを組み合わせた最新型のポリマーです。いわば、上記既存の3つの安定化剤の良いところ取りで、バイオ物質を高機能化・活性維持させます。当社の生体適合性超親水性ユニットは、他の親水性素材と比較して水の構造を乱さないため生体物質を安定化させる効果が極めて高いことが学術研究から明らかになっています。

基本特許成立済み、特許出願中多数。機械学習細胞培養、酵素安定化、バイオ医薬品安定化、バイオモノづくり等、化学企業/製薬企業などの発展と独占ライセンス提供に対応中。超高速でポリマー設計を各種用途に対応させるため、東大の機械学習の最新の知見を取り入れています。

​代表論文・特許

  1. Enzyme stability in polymer hydrogel–enzyme hybrid nanocarrier containing phosphorylcholine group, Xuejin Huang, Jincai Li, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada, Yan Xu, and Madoka Takai, RSC Advances, 14, 18807-18814, (2024)

  2. A Modifiable, Spontaneously Formed Polymer Gel with Zwitterionic and N-Hydroxysuccinimide Moieties for an Enzymatic Biofuel Cell, Yixuan Huang, Tsukuru Masuda, and Madoka Takai, ACS Appl. Polym. Mater., 3, 2, 631–639, (2021)

  3. 特許第7359998号、双性イオン基含有ポリマーハイドロゲル

  4. 特許第6407513号、医療材料の表面修飾用ポリマー

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