A novel preservation method for biological materials with use of microwave room-temperature foam drying
| Project/Area Number |
19H02081
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷川 洋文 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (80197524)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
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| Keywords | 熱工学 / タンパク質 / マイクロ波乾燥 / ガラス化 / 生物製剤 / in-situ計測 / マイクロ波泡乾燥 / 常温乾燥 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，タンパク質水溶液を常温下で泡状に乾燥し，泡形成による薄膜化・気液界面増大が革新的乾燥技術に繋がることを実証する．生物由来のタンパク質製剤の製造法として，凍結乾燥に代わる新たな乾燥法を提案し，その実現法と有効性を学術的面から示すことを目的としている．具体的には，低圧下においてマイクロ波によって泡形成（発泡）と潜熱供給とを行うことにより，超高速の常温乾燥が可能となり，タンパク質の保存に不可欠なガラス化状態を実現できることを示し，その際の泡の形成条件と乾燥機構を明らかにするとともに，乾燥後のタンパク質評価を行って機能保存の有効性を示し，製薬分野や機能性食品開発に貢献することを目指す．
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| Outline of Final Research Achievements |
Efficient and high-quality drying methods are required to replace freeze-drying in the production of biologics using protein-based biopolymers such as peptides and amino acids. This study proposed a new microwave-foaming drying method under room temperature, and demonstrated that the protein function is not deactivated by the glassification.
Specifically, the placenta extract from porcine placenta was dried and concentrated at room temperature by microwave energy supply under reduced pressure, and stable foam was formed by microwave control, which was successfully solidified as it was.
It was confirmed that the residual activity after drying was also better than that of existing freeze-drying methods.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
タンパク質を含む水溶液の乾燥は、その機能を残したまま長期間保存するために不可欠であり、製薬や機能性食品の分野等において、より高品位かつ高効率な方法が切望されている。現在は、凍結乾燥が主流であり、長時間かつ高エネルギーを要することや、氷晶によるタンパク質構造の損傷などの課題があり、それを克服する革新的な新技術が求められている。
本研究では、低圧下の常温においてマイクロ波によるエネルギー供給によってタンパク質系水溶液を泡状に薄膜化し、熱・物質抵抗の少ない状況を作り出して高速にガラス固化する方法を開発した。その結果、タンパク質機能の残存活性が高く、短時間での効果的な乾燥が可能となった。
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Report
(4 results)
Research Products
(3 results)
