陽電子消滅法を利用した生体高分子ゲルのナノ空間構造解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380235
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 西嶋 茂宏 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00156069)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田川 精一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80011203) ; 誉田 義英 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (40209333) ; 泉 佳伸 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60252582)
• Keywords: 生体高分子 / 量子線プロセス / コラーゲン / ゼラチン / 架橋 / ナノ構造 / 培養マトリクス

Research Abstract

生体組織は生体高分子ゲルで形成されており、組織としての機能が、その分子の凝集構造に由来する。生体高分子(構造蛋白、構造糖等)は凝集・ゲル化を通して、生体組織としての機能が発現する。その機能を人工的に再現するために、自己組織的に生体分子が集合していく過程を明確にし、それを人工的に模倣する手法を確立する一環として、量子線プロセシングを生体高分子に適用し、ゲル化過程を吸収線量により制御した。まず、構造タンパク質であるコラーゲンのモデル化合物としてゼラチンを用い、その水溶液にガンマ線を照射しゲルを生成させた。光散乱粒度分布計を用いた測定によると、ゼラチンは未照射では粒径が2nm以下であったが、15kGyのガンマ線照射により50nm、100nm、300nmの付近にピークを持つ粒度分布へと変化し、架橋プロセスをナノメートルレベルで明らかにすることができた。吸収線量を変化させることにより、この粒度分布もある程度任意に変化させることが可能であることから、量子線プロセスによりゲルのナノ構造制御が可能であることが示唆された。また、そのゲルは吸収線量や濃度の制御で、粘弾性などの力学的性質、ゾルーゲル転移温度などの巨視的物性が変化し、物性制御も量子線により可能であることを明らかにした。さらにゲル化したゼラチンを多孔質体に成型すると、細胞培養マトリクスとして利用が可能であることが明らかになった。実際に培養マトリクスとして使用する場合は、そのナノ構造評価が必須であると考えられる。特にゾルーゲル転移温度とナノ構造との相関が考えられるため、量子線によるゲルの製作プロセスを用いて製作したゲルの、ナノ構造評価が必要である。次年度は、このようにゲル化プロセス及び巨視的物性を制御し、特性を明らかにしたゲルに対して、分子の凝集状態を解明するために、陽電子消滅法により、ナノ空間構造評価を行う。

Research Products

• [Publications] 泉 佳伸, 木南雅利, 江間喜美子, 西嶋茂宏: "PVCへの温度応答性ゲルの放射線グラフト調合"RADIOISOTOPES. Vol.52,No.1. 8-12 (2003)