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生体鉱物の形成過程における中間相の構造・安定性について

Research Project

Project/Area Number 13J02283
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

杉浦 悠紀  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords生体鉱物 / 相転移 / バイオミネラリゼーション / 準安定相 / 中間遷移相 / 反応経路 / 溶液化学 / 添加物 / アモルファス / 結晶成長 / 炭酸カルシウム / リン酸カルシウム
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムの相転移ダイナミクス、多形形成プロセスに与える添加物の電荷や、親水性などの影響について検討を行った。生体中に含まれる様々なイオンや化合物は、遊離状態で存在しているだけでなく、化合物中に官能基などの形で含まれている。このように、同じイオンや官能基でも水和性などの違いが生体鉱物形成過程に引き起こす影響について、詳細な観察を行った。
炭酸カルシウム系においては、添加物のリン酸の電荷が多形形成に与える影響について調べた。生体環境下においては、遊離リン酸は主に一価のイオンとして存在しており、これはバテライトの形成を抑制する。ここでは、二価のリン酸源としてビタミンB2のリン酸誘導体のフラビンモノヌクレオチド(FMN)を用いて、二価のリン酸が炭酸カルシウム形成に与える影響について検討を行った。二価のリン酸イオン存在下では、バテライトが安定化し、カルサイトの形成が強力に抑制された。これは、一価のリン酸イオンとは真逆の影響であった。二価のリン酸が多く存在する高pH下においても同様の結果が得られた。
リン酸カルシウム系では、カルボキシル基の水和性がリン酸カルシウム形成に与える影響について検討した。疎水性カルボキシル基を金のナノコロイドに結合させることで、水中に多量に分散させた。疎水性カルボキシル基は、リン酸カルシウム形成時にリン酸第八カルシウム(OCP)という、水酸アパタイト(HAP)の前駆体に固有に存在する構造(HPO4-OH層構造)を抑制した。一方、水和性カルボキシル基として酢酸を添加したところ、逆にHPO4-OH層構造が発達した。
このように、同じイオンでも価数や、水和性の違いにより、生体鉱物形成に与える影響は真逆になるということを突き止めた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] The effects of immobilized carboxylic-functional groups on the dynamics of phase transformation from amorphous calcium phosphate2015

    • Author(s)
      Yuki Sugiura, Kazuo Onuma, Masahiro Nagao, Atsushi Yamazaki
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: なし

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Solution Chemical Synthesis of Hollow Vaterite Polycrystalline Particles for Advanced Biomaterial Applications2015

    • Author(s)
      Yuki Sugiura, Kazuo Onuma, Atsushi Yamazaki
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 44

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dissolution behavior of vaterite spherulite in solutions containing phosphate ions2014

    • Author(s)
      Y. Sugiura, K. Onuma, M. Nagao, K. Momma, and Y. Kimura
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 122 Issue: 1428 Pages: 679-687

    • DOI

      10.2109/jcersj2.122.679

    • NAID

      130004951001

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 擬似人口タンパク質による水酸アパタイトの形成促進2014

    • Author(s)
      杉浦悠紀、小沼一雄、山崎淳司
    • Organizer
      第44回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      東京 学習院大学
    • Year and Date
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ドラッグデリバリーシステム応用のためのナノ粒子集合体バテライト作製2014

    • Author(s)
      杉浦悠紀、小沼一雄、山崎淳司
    • Organizer
      第27回秋季セラミックスシンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島 鹿児島大学郡元キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] アモルファス炭酸カルシウム(ACC)相変化へのリン酸イオンの影響2014

    • Author(s)
      杉浦悠紀、小沼一雄、山崎淳司
    • Organizer
      第28回日本地球惑星科学連合合同大会
    • Place of Presentation
      横浜 パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Ca-CO3-PO4 3成分系におけるバテライトの安定性2013

    • Author(s)
      杉浦悠紀
    • Organizer
      第7回バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Place of Presentation
      東大・小柴ホール
    • Year and Date
      2013-11-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Vaterite intermediate phase : physicality and dynamics in presenting PO_42013

    • Author(s)
      Yuki Sugiura
    • Organizer
      The 17^<th> International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • Place of Presentation
      Warsaw University
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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