材料：ポリイソシアノペプチド・ヒドロゲルから形成される応答性生体模倣ネットワーク

力学的応答性は、組織や細胞のレベルに至るすべての生体系に不可欠である。そのような系の細胞内力学と細胞外力学は、微小管、アクチン、中間径フィラメント、コラーゲンなどの一連のタンパク質によって支配されている。これらのタンパク質が、一般的な設計モチーフとして自己集合して直径や持続長の異なるらせん構造や超構造を形成し、あらゆる力学的スペクトルを支配するのである。細胞骨格タンパク質のゲルは、これまで合成高分子や低モル質量ゲルでは見られなかった特別な力学的応答（応力硬化）を示す。今回我々は、中間径フィラメントから作製したゲルをほぼすべての面で模倣した合成ゲルについて報告する。この合成ゲルは、オリゴ（エチレングリコール）側鎖をグラフト（接ぎ木）したポリイソシアノペプチドから作製される。これらの応答性高分子は、硬いらせん構造を持つ。また、調節可能な熱転移を示し、この際にはきわめて低い濃度で高分子鎖が束化して透明ゲルを生成する。我々は、さまざまな長さスケールで実施する特性評価法（例えば、巨視的レオロジー、原子間力顕微鏡法、分子間力分光法）と適切な理論的ネットワークモデルを併用して、バルクの力学的特性と単分子のパラメーターとの間に階層的関係を確立した。我々の結果は、人工細胞骨格や細胞外マトリックスの模倣体を開発するのに不可欠な設計パラメーターは、分子の剛性だけでなく、束化の程度も含まれることを示している。ペプチド類とは異なり、我々のポリイソシアニド高分子は容易に修飾可能であり、幅広い応用、特に生物医学分野への応用が見込まれる機能性生体模倣ヒドロゲルの出発点となる。

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