水晶発振子を用いた医用高分子材料の生体適合性評価システムの開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05780645
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 田中 志信 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 助手 (40242218)
• Keywords: 医用材料 / 生体適合性 / 水晶振動子 / QCM法 / 生体分子吸脱着挙動 / 動的解析 / 微少重量計測 / リン脂質ポリマー

Research Abstract

水晶振動子(QC)の共振周波数と重量検出感度に関する予備実験の結果、本研究に使用するQCには検出感度が高く、適度な機械的強度を有し、かつ温度変化に対する安定性に優れた10MHzのATカットQCが適していることが明かとなった。また片面浸漬型QCMセルを新たに開発し電解質溶液中における測定を可能にするとともに、電極からの導線を中空管内に収め溶液との接触を防ぐことにより発振安定性の向上を図った。
当該セルを含む試作システムを用いて医用高分子材料表面における生体分子吸脱着挙動の動的解析を行い、材料の生体適合性評価を試みた。具体的にはQC表面を2種類の医用高分子材料で被覆し、各材料に対するタンパク質(アルブミン:BSA)及びリン脂質(リポソーム:LP)の吸着量変化を動的に計測した。被験材料としては代表的な含水ゲル型の医用高分子であるポリHEMA及び代表者らが研究開発中のリン脂質極性基を有するMPC共重合体の2種のポリマーを用いた。
緩衝溶液中で発振中の各QCに対して、BSA溶液及びLP溶液を所定量加えQCの周波数変化を計測したところ、BSAに対しては各ポリマー共に0.1-0.4kHz程度、LPに対してはMPC共重合体では0.5-1kHz程度、ポリHEMAでは2-3kHz程度の周波数減少が観察された。またLPに比べてBSAの吸着が極めて短時間で行われること、MPC共重合体に比べてポリHEMAではLPの吸着量の濃度依存性が大きく、飽和値に達するまでの時間が長い事などが明らかとなった。後者の結果は各ポリマーにおけるLPの吸着状態や拡散性の違いを示唆するものであり、MPC共重合体がリン脂質に対して高い親和性を示すという従来の見知を支持するものと考えられた。
以上の結果より、本研究で開発したQCMシステムは医用高分子材料表面における生体分子吸着挙動を動的に解析可能であり、当該材料の生体適合性評価に極めて有用なシステムであることが確認された。

Research Products

• [Publications] 田中志信: "Quartz Crystal Micro-balance法を用いた医用材料の生体適合性評価システム" 医用電子と生体工学. 31(Suppl). 217- (1993)
• [Publications] 田中志信: "QCM法によるMPCポリマー表面の生体分子吸脱着挙動の動的解析" 日本化学会第66回秋季年会講演予稿集. 195- (1993)
• [Publications] 田中志信: "QCM法による材料表面における生体分子吸脱着挙動の動的解析" 第15回 日本バイオマテリアル学会予稿集. 170- (1993)
• [Publications] Shinobu Tanaka: "Assessment of adsorption of liposomes on phospholipid polymer surface using a quartz crystal microbalance" Macromolecular Rapid Communications. (in press). (1994)