2026/06/24 更新

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シマダ　ナオヒコ
嶋田　直彦
SHIMADA NAOHIKO
所属
生命理工学院 助教
職名
助教
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News & Topics

研究分野

  • ナノテク・材料 / 高分子材料

論文

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書籍等出版物

  • Molecular Robotics II Toward Chemical AI 査読

    Naohiko Shimada, Atsushi Maruyama（ 担当： 共著 範囲: Chapter 4 Boosters for DNA Reactions）

    2026年2月  （ ISBN:9789819523948 ）

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    記述言語：日本語   著書種別：学術書

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MISC

  • 蛍光blinking制御による核酸構造転移の1分子観測

    川井清彦, 宮田貴史, 嶋田直彦, 伊都将司, 宮坂博, 丸山厚

    光化学討論会要旨集(CD-ROM)   2018   2018年

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  • ソフトな高分子複合体によるバイオ分子の構造・機能制御 (特集 アクティブソフトマターの界面化学)

    丸山 厚, 嶋田 直彦

    オレオサイエンス   17 ( 2 )   41 - 48   2017年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本油化学会  

    CiNii Books

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  • ポリカチオンくし型共重合体とDNAとの動的複合体形成解析

    KAI Gen, 尊田尚孝, 嶋田直彦, 木戸秋悟, 真栄城正寿, 宮崎真佐也, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会大会予稿集   35th   2013年

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  • フローストレッチング法によるポリカチオンくし型共重合体・DNA相互作用の一分子観察

    KAI Gen, 山崎康平, 尊田尚孝, 嶋田直彦, 木戸秋悟, 真栄城正寿, 宮崎真佐也, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   62 ( 2 )   2013年

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  • 生理的条件下で作用するUCST型高分子

    嶋田 直彦, 丸山 厚

    化学工業   63 ( 6 )   474 - 478   2012年6月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：化学工業社  

    CiNii Books

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  • Annealing activity of cationic comb-type copolymers for DNA assembly

    Rui Moriyama, Naohiko Shimada, Arihiro Kano, Atsushi Maruyama

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   243   2012年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    Web of Science

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  • 尿素基を有するカチオン性くし型共重合体の核酸シャペロン活性の評価

    SONG Wei, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   61 ( 1 )   2012年

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  • バイオマテリアルとしての応用を目指したUCST型挙動を示すウレイド高分子の設計

    嶋田直彦, 中山美紀, 狩野有宏, 丸山厚

    高分子学会医用高分子シンポジウム講演要旨集   41st   2012年

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  • α-アミノ酸をビルディングブロックとしたpH感受性遺伝子キャリア

    和田拓也, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚

    日本DDS学会学術集会プログラム予稿集   28th   2012年

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  • 肝内皮細胞の分離と免疫機能解析

    宿利沙郁可, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会シンポジウム予稿集   2012   2012年

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  • 尿素基を有するカチオン性くし型共重合体の核酸シャペロン活性の評価

    SONG Wei, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   61 ( 2 )   2012年

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  • 四重鎖DNAに対するカチオン性グラフト共重合体のアニーリング活性

    森山塁, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    バイオ・高分子シンポジウム講演要旨集   21st   2011年

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  • α-アミノ酸修飾ポリカチオンの遺伝子キャリアとしての性質

    和田拓也, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   60 ( 1 Disk1 )   2011年

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  • カチオン性くし型共重合体による両親媒性酸性ペプチドの構造・機能制御

    徳永修一, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   60 ( 2 Disk1 )   2011年

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  • カチオン性くし型共重合体による膜障害性ペプチドの二次構造と活性制御

    徳永修一, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   60 ( 1 Disk1 )   2011年

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  • 生体高分子のフォールディング制御と機能化

    嶋田 直彦, 丸山 厚

    高分子   59 ( 8 )   597 - 600   2010年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：高分子学会  

    CiNii Books

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  • 分子間四重鎖DNA 形成に対するカチオン性共重合体の核酸シャペロン活性機能

    森山塁, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 1 Disk1 )   2010年

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  • αアミノ酸のpH応答性に着目した遺伝子キャリア設計

    和田拓也, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 2 Disk1 )   2010年

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  • 生理的条件下で高温溶解相転移を示すポリアリルアミン誘導体

    嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会医用高分子シンポジウム講演要旨集   39th   2010年

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  • 高い塩基変異識別能を有する新規二重鎖核酸プローブの設計

    梶山力, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 1 Disk1 )   2010年

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  • カルバミル基を導入したポリカチオン性くし型共重合体の合成とDNAとの相互作用解析

    猪野陽佳, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会大会予稿集   32nd   2010年

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  • 生理的条件下において上限臨界溶液温度を示すポリアリルアミン誘導体

    嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 1 Disk1 )   2010年

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  • フローストレッチング法によるカチオン性共重合体/DNAの相互作用解析

    尊田尚孝, 平野昌典, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会大会予稿集   32nd   2010年

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  • PLL-g-PEG共重合体と光線力学療法剤の複合化と腫瘍集積性

    谷脇勇輝, 森山健司, 中村いずみ, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会大会予稿集   32nd   2010年

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  • カチオン性くし型共重合体による膜融合ペプチドの構造と機能制御

    徳永修一, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 1 Disk1 )   2010年

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  • ポリ(L-リシン)-グラフト-ポリエチレングリコール共重合体(PLL-g-PEG)の光線力学療法剤ポルフィマーナトリウムとの相互作用と腫瘍デリバリー

    狩野有宏, 中村いずみ, 森山健司, 嶋田直彦, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 2 Disk1 )   2010年

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  • UCST挙動を示すポリアリルアミン誘導体

    嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 2 Disk1 )   2010年

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  • α-アミノ酸のpH感受性に着目した遺伝子キャリア設計

    和田拓也, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会大会予稿集   32nd   2010年

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  • フローストレッチング法を利用したポリカチオン-DNA間相互作用解析

    尊田尚孝, 平野昌典, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 2 Disk1 )   2010年

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  • カチオン性くし型共重合体による膜融合ペプチドのシャペロニング

    徳永修一, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 2 Disk1 )   2010年

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  • DNAのB-Z転移に与えるカチオン性くし型共重合体の効果

    嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    バイオ・高分子シンポジウム講演要旨集   19th   2009年

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  • カチオン性くし型共重合体と酸性ペプチドの相互作用解析

    徳永修一, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   58 ( 1 Disk1 )   2009年

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  • カチオン性くし型共重合体による両親媒性酸性ペプチドの構造制御

    徳永修一, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    バイオ・高分子シンポジウム講演要旨集   19th   2009年

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  • カチオン性くし型共重合体と酸性ペプチドの相互作用解析

    徳永修一, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   58 ( 2 Disk1 )   2009年

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  • 高い塩基変異識別能を持つ新規二重鎖核酸プローブの設計

    梶山力, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   58 ( 1 Disk1 )   2009年

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  • 部分二重鎖プローブおよびカチオン性共重合体を用いたRNA解析

    中村麻子, 嶋田直彦, 石井智也, 村木健太郎, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   58 ( 2 Disk1 )   2009年

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  • DNAのB-Z転移を誘起するカチオン性くし型共重合体の設計

    嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   58 ( 2 Disk1 )   2009年

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  • 分子間DNA四重鎖に対するカチオン性共重合体のシャペロン活性評価

    森山塁, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   58 ( 2 Disk1 )   2009年

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  • siRNAとの相互作用に及ぼすポリリシン側鎖にグラフトしたPEG鎖の影響

    狩野有宏, 中村いずみ, 山野剛, 嶋田直彦, 丸山厚, 丸山厚

    遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム要旨集   9th   2009年

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  • Polysaccharide-templated twisted assemble of 2-anilinonaphthalene-6-sulfonic acid

    Naohiko Shimada, Tadashi Okobira, Yoichi Takeda, Seiji Shinkai, Kazuo Sakurai

    JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART A-POLYMER CHEMISTRY   46 ( 4 )   1440 - 1448   2008年2月

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  • カチオン性共重合体による分子間四重鎖DNAの形成制御

    森山塁, 嶋田直彦, 狩野有広, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   57 ( 2 Disk1 )   2008年

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  • カチオン性共重合体が分子間DNA四重鎖構造形成に与える影響

    森山塁, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   57 ( 1 Disk1 )   2008年

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  • ヒアルロン酸グラフト共重合体による核酸デリバリー法の開発とその評価

    城山宗一郎, 狩野有宏, 望月慎一, 嶋田直彦, 丸山厚, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会シンポジウム予稿集   2008   2008年

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  • ポリリシン-g-ポリエチレングリコール共重合体(PLL-g-PEG)の細胞取り込みと動態評価

    芥川礼, 山野剛, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会シンポジウム予稿集   2008   2008年

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  • 高分子電解質複合体形成による核酸構造のスイッチング

    WU Longlian, 森山塁, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    バイオ・高分子シンポジウム講演要旨集   18th   2008年

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  • 部分二重鎖プローブとカチオン性くし型共重合体を使ったハイスループットジェノタイピング

    嶋田直彦, 村木健太郎, 石井智也, 中村麻子, 狩野有宏, 丸山厚, 西田奈央, 徳永勝士

    バイオ・高分子シンポジウム講演要旨集   18th   2008年

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  • 部分二重鎖DNAプローブとカチオン性くし型共重合体を利用したハイスループットジェノタイピング

    嶋田直彦, 石井智也, 狩野有宏, 西田奈央, 徳永勝士, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   57 ( 2 Disk1 )   2008年

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  • ヒアルロン酸グラフト共重合体の細胞選択的核酸デリバリーへの応用

    城山宗一郎, 狩野有宏, 望月慎一, 嶋田直彦, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   57 ( 2 Disk1 )   2008年

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  • カチオン性くし型共重合体によるリポソームの表面改質

    岩田智喜, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚, 丸山厚

    薬剤学   68 ( Supplement )   2008年

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  • ボトルブラシ型Polylysin-g-PGの腫瘍集積性とsiRNA安定化能

    狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚, 丸山厚

    遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム要旨集   8th   2008年

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  • ポリリシン-g-ポリエチレングリコール共重合体(PLL-g-PEG)の細胞取り込みと動態評価

    芥川礼, 山野剛, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   57 ( 2 Disk1 )   2008年

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  • DNAのB-Z転移に与えるカチオン性くし型共重合体の効果

    嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   57 ( 2 Disk1 )   2008年

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  • PEGブラシによるsiRNAポリプレックスの強化

    山野剛, 山吉麻子, 崔成源, 島田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム要旨集   7th   2007年

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  • カチオン性くし型共重合体とリポソームとの相互作用評価

    岩田智喜, 望月慎一, 狩野有宏, 嶋田直彦, 丸山厚, 丸山厚

    日本バイオマテリアル学会大会予稿集   29th   2007年

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  • 親水性グラフト鎖によるポリリシン主鎖骨格の二次構造転移制御

    森山塁, CHOI Song Won, 嶋田直彦, 狩野有広, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   56 ( 2 Disk1 )   2007年

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  • PEG密生層によるオリゴ核酸ポリプレックスの安定化

    山野剛, 山吉麻子, CHOI Sung Won, 嶋田直彦, 狩野有宏, 丸山厚, 丸山厚

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   56 ( 2 Disk1 )   2007年

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  • Complex formation between cationic beta-1,3-glucan and hetero-sequence oligodeoxynucleotide and its delivery into macrophage-like cells to induce cytokine secretion

    Masato Ikeda, Jusaku Minari, Naohiko Shimada, Munenori Numata, Kazuo Sakurai, Seiji Shinkai

    ORGANIC & BIOMOLECULAR CHEMISTRY   5 ( 14 )   2219 - 2224   2007年

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  • An antigen conjugated SPG carrier for imunostimulatory CpG DNAs

    Naohiko Shimada, Kazuo Sakurai, Yoichi Takeda, Seiji Shinkai, Seiji Shinkai, Ken Ishii

    Polymer Preprints, Japan   55   1954   2006年10月

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  • PMSE 39-Nanostructured polyurethane-POSS hybrid dispersions by the prepolymer mixing process

    Jusaku Minari, Takanori Kubo, Naohiko Shimada, Yoichi Takeda, Takeshi Nagasaki, Seiji Shinkai, Kazuo Sakurai

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   232   162 - 162   2006年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    Web of Science

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  • PMSE 229-Carbon nanotubes: Getting more grunt out of conducting polymers!

    Shota Kusuki, Kazunori Koiwai, Yasuya Kudo, Yoichi Takeda, Naohiko Shimada, Kazuo Sakurai

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   232   174 - 174   2006年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    Web of Science

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  • Selection of RNA-binding peptides containing Arg-rich motif.

    Naohiko Shimada, Keiichiro Oniwa, Reiko Iwase, Tetsuji Yamaoka, Akira Murakami

    Nucleic acids research. Supplement (2001)   2 ( 2 )   281 - 282   2002年

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講演・口頭発表等

  • 酵素応答性液液相分離高分子の構築

    森岡 優佳, 楠瀬 黎, 丸山厚, 嶋田直彦

    2025年5月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 人工シャペロン高分子強化型膜活性ペプチド（ACE peptide）による GUVの脂質膜構造制御と機能化：脂質組成の効果

    島崎陸, 嶋田直彦, 丸山厚

    日本膜学会第47年会  2025年6月 

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    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • ケージドカチオン性共重合体による 核酸酵素反応から 核酸自己組織化反応への 光スイッチング

    嶋田直彦, 平山祐基, 丸山厚

    第75回高分子学会年次大会  2026年5月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 人工シャペロン強化型核酸酵素(ACEzyme)による血中マイクロRNAの直接検出

    藤井 健太, 若松 高太郎, 齋藤 美奈子, 嶋田 直彦, 丸山 厚

    第74回高分子討論会  2025年9月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 人工シャペロン高分子強化型膜活性ペプチド（ACE peptide）による脂質膜構造制御：脂質組成の効果

    島崎陸, 嶋田直彦, 丸山厚

    第41回日本DDS学会学術集会  2025年6月 

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    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • 人工シャペロン高分子強化型膜活性ペプチドが誘導する脂質膜構造転移の解析

    島崎陸, 根岸洋一, 山吉麻子, 嶋田直彦, 丸山厚

    第47回日本バイオマテリアル学会大会  2025年11月 

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    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • 酵素反応に応答して液液相分離するウレイド高分子の構築

    森岡 優佳, 楠瀬 黎, 丸山 厚, 嶋田 直彦

    第74回高分子討論会  2025年9月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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産業財産権

  • 人工シャペロン分子及びこれを用いたタンパク質の品質管理法

    丸山 厚, 嶋田 直彦

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    出願人：国立大学法人東京工業大学

    出願番号：特願2018-089359  出願日：2018年5月

    公開番号：特開2019-196416  公開日：2019年11月

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  • 核酸の検出方法、核酸の定量方法、核酸の塩基配列識別方法、核酸の変異又は多型の識別方法、核酸検出用キット、及び反応チップ

    北野 史朗, 丸山 厚, 嶋田 直彦

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    出願人：凸版印刷株式会社, 国立大学法人東京工業大学

    出願番号：JP2016065751  出願日：2016年5月

    公表番号：WO2016-194823  公表日：2016年12月

    J-GLOBAL

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  • 温度応答性細胞塊作製方法

    丸山 厚, 嶋田 直彦

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    出願人：国立大学法人東京工業大学

    出願番号：特願2014-228156  出願日：2014年11月

    公開番号：特開2016-086782  公開日：2016年5月

    特許番号/登録番号：特許第6478569号  登録日：2019年2月 

    J-GLOBAL

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  • ポリ(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン-b-2-ウレイドエチルメタクリレート)共重合体及びそれにより形成される高分子ミセル

    丸山 厚, 嶋田 直彦, 遊佐 真一

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    出願人：国立大学法人東京工業大学, 公立大学法人兵庫県立大学

    出願番号：特願2014-053966  出願日：2014年3月

    公開番号：特開2015-174962  公開日：2015年10月

    J-GLOBAL

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  • 高温膨潤型ゲル及びそれを調製するためのポリマー

    嶋田 直彦, 丸山 厚

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    出願人：国立大学法人九州大学

    出願番号：特願2012-285042  出願日：2012年12月

    公開番号：特開2014-125601  公開日：2014年7月

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  • 温度感応性材料及びその用途

    丸山 厚, 嶋田 直彦, 遊佐 真一

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    出願人：国立大学法人九州大学, 兵庫県

    出願番号：特願2012-270368  出願日：2012年12月

    公開番号：特開2014-114395  公開日：2014年6月

    J-GLOBAL

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  • 感温性ポリアミノ酸またはその塩

    嶋田 直彦, 丸山 厚

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    出願人：国立大学法人九州大学

    出願番号：JP2012063562  出願日：2012年5月

    公表番号：WO2012-165356  公表日：2012年12月

    J-GLOBAL

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  • 温度、pH及び塩濃度感応性分離材及びその用途

    嶋田 直彦, 丸山 厚

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    出願人：国立大学法人九州大学

    出願番号：JP2011056844  出願日：2011年3月

    公表番号：WO2011-118587  公表日：2011年9月

    特許番号/登録番号：特許第5800323号  登録日：2015年9月 

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  • イン・ステムビーコン型プローブ用のハイブリダイゼーション剤及びその利用

    丸山 厚, 嶋田 直彦, 浅沼 浩之, 梁 興国, 樫田 啓, 藤井 大雅, 大澤 卓矢, 吉田 安子, 丹羽 孝介

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    出願人：日本碍子株式会社

    出願番号：特願2011-033986  出願日：2011年2月

    公開番号：特開2012-170373  公開日：2012年9月

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  • アリールメチルアミン誘導体およびその塩ならびにそれを構成成分とする薬物担体

    櫻井 和朗, 楠木 翔太, 濱田 衣美, 工藤 泰也, 嶋田 直彦, 武田 陽一, 小岩井 一倫

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    出願人：独立行政法人科学技術振興機構, 財団法人北九州産業学術推進機構, テルモ株式会社

    出願番号：特願2006-287855  出願日：2006年10月

    公開番号：特開2008-105961  公開日：2008年5月

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  • Th2細胞関連疾患の予防等に用いられる核酸/多糖複合体

    新海 征治, 櫻井 和朗, 嶋田 直彦, 審良 静男, 石井 健

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    出願人：独立行政法人科学技術振興機構, 国立大学法人大阪大学

    出願番号：特願2006-282148  出願日：2006年10月

    公開番号：特開2008-100919  公開日：2008年5月

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 液液相分離を惹起する酵素応答性ウレイド高分子の設計

    研究課題/領域番号：23K11846  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    嶋田 直彦

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    配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）

    本研究では体内に存在する酵素を利用することで、温度応答性のウレイド高分子の親疎水性を変化させ、液液相分離現象が起きるような酵素刺激応答性ウレイド高分子を設計することが目的である。今までに疎水性の官能基をウレイド高分子に導入した場合、相分離温度が上昇することを報告してきた。しかし、親水性の分子を導入した際、相分離温度がどのように変化するかの知見が不足していた。本年度はウレイド高分子への親水性分子の導入が相転移温度に与える影響を調べた。最初にポリアリルアミンに対してシアン酸カリウムを添加することで90mol%程度のウレイド基を有するウレイド高分子を合成した。その後、親水性である糖分子を還元的アミノ化によりウレイド高分子に導入した。透析により精製を行い、凍結乾燥によって目的の糖修飾ウレイド高分子を得た。糖の修飾率はNMR測定によって求め、ウレイド高分子上に残存する10mol%のアミノ基すべてに糖が導入されていることを確認した。合成した糖修飾ウレイド高分子を生理的pHおよび塩濃度を有するHEPES-NaoH緩衝液に分散させた。その後、様々な温度で透過率の測定を行った。透過率曲線より相転移温度を求めた。その結果、糖修飾ウレイド高分子は糖導入前のウレイド高分子に比べて大幅に相転移温度が減少したことが示された。以上の結果より、ウレイド高分子に親水性を付与すると相転移温度が減少することが明らかとなった。

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  • ミニマル人工脳のための記憶・学習分子回路の開発

    研究課題/領域番号：20H05971  2020年11月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    中茎 隆, 川又 生吹, 小宮 健, 嶋田 直彦

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    配分額：153660000円 （ 直接経費：118200000円 、 間接経費：35460000円 ）

    ミニマル人工脳の条件反射獲得のための情報処理機構を実現すべく，必要となる3つの要素技術の開発を進めた。2020年11月～2021年3月までの間に，計画班内での研究打ち合わせを2回，領域内でのセミナー・ロードマップ会議等を10回行い，研究計画を練り上げた。
    (1)増幅機構：極めて微小な入力刺激を高利得で増幅する機構について，人工細胞リポソーム内で他の機構と統合する最終目標に向けて，微小液滴内での動作を検証した。1分子の入力刺激に対して十分量のシグナルの増幅を達成するとともに，バルク溶液では長時間抑制された酵素の性質に起因する非特異増幅の問題が，短時間で顕在化することも明らかになった。
    (2)記憶・学習機構：DNA鎖置換反応をベースとした記憶学習機構の基礎検討を行なった。記憶学習機構を達成するためには複雑な反応系設計が必要となるため，リーク反応などの副反応にロバストな回路設計法を考案し，シミュレーションレベルで原理検証を達成した。また，パブロフの犬のような学習特性を備えたDNA分子反応系の理論モデルを構築し，数値シミュレーションにより，その性能の評価を行った。予備的なシミュレーション結果では，事前の学習回数が多ければ多いほど最終的な出力が大きくなったため，期待通りの特性を見出すことに成功したと言える。さらに，シミュレーションと並行して，入力の回数をカウントする記憶回路の化学実験を開始し，2回のカウントが可能であることを実証できた。
    (3)分子反応の加速機構：DNA回路計算を加速させる分子ブースターの開発では，分子設計を行い高分子合成を開始した。また，光スイッチングできる分子ブースターを作成するために，光制御分子の化学合成を行った。さらにアゾベンゼンを導入した温度応答性高分子を使うことでDNA回路およびタンパク質の濃縮・希釈を光制御することに成功し，論文発表を行った。

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  • 光応答性UCST型高分子の構築とスフェロイド形成制御

    研究課題/領域番号：16K01389  2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    嶋田 直彦, 丸山 厚

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    配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）

    生理的条件下において高温溶解型の相分離挙動を示すウレイド高分子を培養細胞に添加した際、相分離温度以下で細胞凝集塊を形成し、相分離温度以上で単層へと戻ることを見出した。本研究は細胞にとってストレスの高い温度刺激ではなく光刺激によって相分離を起こす光応答性ウレイド高分子を作製し、細胞形態制御を光刺激によって行うことを目的とした。光応答性化合物であるアゾベンゼンを導入したウレイド高分子を設計、合成したところ、光照射によって相転移温度を変化させることが可能であった。この現象を利用して細胞培養用パターン化基板を作成したことろ、スフェロイドと単層培養状態を一つのプレート上で達成することができた。

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  • 超高速演算分子ブースターシステムの構築

    研究課題/領域番号：15H00804  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    嶋田 直彦

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    配分額：7410000円 （ 直接経費：5700000円 、 間接経費：1710000円 ）

    分子ロボットの知能には、DNAから構成される分子ロボットはDNA鎖同士の交換反応（DNA鎖交換反応）が素反応とするDNA論理ゲートが用いられる。DNA鎖交換反応は二重鎖に対して、その相補鎖である一本鎖DNAを加えると鎖が交換する反応である。 しかし、DNA鎖置換反応は遅いために、分子ロボットが高速に動作するためには高速化のためのブースター分子が必要と考えられてきた。我々は今までにポリリシンにデキストランをグラフトさせたカチオン性グラフト高分子がDNA鎖交換反応を超高速化させることを報告してきた。平成27年度は、Winfreeらが報告したDNA鎖交換反応を利用したDNA論理ゲートの一種であるDNA閾値ゲートをカチオン性高分子である分子ブースターを持いることで、数時間必要であった計算を僅か数分で計算が完了することができた。本年度は、この閾値ゲートからなるAND or ORゲートの高速化を試みた結果、数十時間必要であった計算を僅か数分で完了することができた。また、一部反応の漏れが観察されたが、DNA配列の最適化を行ったところ、漏れが抑えられ、さらに計算時間も数分で完了することがわかった。さらに、閾値ゲートとは異なるDNA論理演算に分子ブースターを適応させたところ、配列の最適化をすることなく、10倍以上の高速化に成功した。また、リポソーム内にDNAを効率的に閉じ込める手法を見出し、リポソームの崩壊に伴って、計算を開始するシステムの構築に成功した。

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  • 新奇バイオマテリアルを目指したUCST型温度応答性ポリペプチドの設計

    研究課題/領域番号：25350552  2013年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    嶋田 直彦, 丸山 厚

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    配分額：4940000円 （ 直接経費：3800000円 、 間接経費：1140000円 ）

    生理的条件下においてLCST型挙動を示す高分子は多く存在するが、UCST型挙動を示す高分子は非常に珍しい。本研究ではさらに珍しい生分解性を示すUCST型ポリシトルリンペプチドの光学活性がUCST挙動に与える影響を調べた。その結果、ポリシトルリンペプチドはヘリックス構造を有しており、相転移に伴ってバンドル構造を形成することが示された。また疎水基の導入により相分離温度を上昇させることに成功した。

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  • 瞬速生体分子ロボットのための分子ブースター創製

    研究課題/領域番号：25104520  2013年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    嶋田 直彦

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    配分額：6500000円 （ 直接経費：5000000円 、 間接経費：1500000円 ）

    多くの分子ロボットはＤＮＡが主構成成分である。これはDNAが配列の多様性、相補性を有しているためである。しかし、現在のDNA分子ロボットの動作は非常に遅い。これはＤＮＡ分子ロボットの駆動力であるDNA鎖交換反応が非常に遅いためである。本研究はDNA分子ロボットの動作を速めるべく、DNA鎖交換反応をブーストする分子ブースターの開発を目的とした。前年度までにDNA鎖交換反応をブーストさせるための高分子設計を行った。本年度はこの分子ブースターの鎖交換反応をブーストさせる機構の解明を行った。ある程度のカチオン基と尿素基さらには、水溶性の高分子から成っているが必要であり、さらに塩濃度変化に応答して鎖交換反応速度が変化したことから、カチオン基のイオン的相互作用と尿素基の水素結合が鎖交換反応のブーストに大きく関与していることが示された。さらに、側鎖の水溶性高分子はDNAとの複合体形成において、水溶性を保っていることも鎖交換反応の高速化に重要であることも明らかとした。本研究では、一件の学術論文発表、および一件の学会発表を行った。

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  • 細胞内核酸イメージングによる細胞機能発現の解明と調節

    研究課題/領域番号：23107007  2011年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    丸山 厚, 嶋田 直彦, 狩野 有宏

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    配分額：99190000円 （ 直接経費：76300000円 、 間接経費：22890000円 ）

    本課題では、生体に優しくかつ高い時空間分解能で細胞内イメージングする核酸ナノセンシング法と核酸を標的とする細胞機能調節法の基盤を構築することを目的とした。
    両親媒性酸性ペプチド（E5）とカチオン性ペプチドシャペロン材料（PAA-g-Dex）を組み合わせることで、細胞膜の透過性を向上し、細胞外から細胞質への直接的な分子導入を可能となることが示唆された。
    人工核酸シャペロン(PLL-g-Dex)の添加によって、 DNA酵素型核酸センサーのシグナル増幅活性を高め、ターゲット核酸検出感度を1000倍向上させることができた。また、検出条件が緩和できることも見いだされた。

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  • がん抑制遺伝子発現を目指したDNAのB-Z転移化合物の開発

    研究課題/領域番号：22750157  2010年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    嶋田 直彦

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    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    B-Z転移化合物によって、がん抑制遺伝子の発現を促すシステムを構築するために、生理的条件下で作用するB-Z転移化合物の設計を行った。種々のカチオン性高分子(ポリリシン等)を主鎖に、親水性のデキストランやPEG等を側鎖に持つカチオン性グラフト共重合体を設計し、主にCDスペクトル測定によって効果的にB-Z転移を誘起できるかを評価した。

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  • DNAのB-Z転移を効果的に誘起する化合物の設計

    研究課題/領域番号：20750140  2008年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    嶋田 直彦

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    配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）

    右巻き構造であるB型DNAから左巻き構造であるZ型DNAの構造転移(B-Z転移)は、構造的な観点だけでなく生物学的意義の観点からも重要である。本研究では、B-Z転移を効果的に誘起する物質を設計、検証した。その結果、今まで報告されていなかったカチオン性高分子に水溶性の高分子をグラフトさせた共重合体が効果的にB-Z転移を誘起できることがわかった。

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