2019 Fiscal Year Research-status Report
Effect of N-containing DLC on cell adhesion and intimal proliferation in in-vivo test
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18K04943
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
大越 康晴 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (10408643)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本間 章彦 東京電機大学, 理工学部, 教授 (20287428)
福原 武志 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20359673)
宮田 登 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任研究員 (40465985)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 窒素含有DLC / 細胞機能 / 表面機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は，窒素含有DLC（DLC:N）の基本構造に伴う表面機能が，細胞に及ぼす影響について評価した．DLC:Nの成膜は，CH4とN2の混合ガスを原料とし，高周波プラズマCVD法により作製した．成膜中の窒素混合に伴い細胞接着機能が変化する要因を，DLCの膜構造から議論するために，中性子反射率測定法とX光電子分光法分析による深さ方向の構造分析を行った．DLC:Nの深さ方向の構造分析を行った結果，窒素含有によりDLC表面には，酸素官能基の形成と共に中性子散乱長密度の大きい構造が存在することが明らかになった．また，窒素含有により生じる酸素官能基の形成は，原料ガスの窒素混合比によって変化することが示された．DLCの基本構造を決定する膜中の水素含有量および膜密度は，いずれも窒素混合比の増加と共に減少した．この時，窒素含有によってDLC表面に形成された酸素官能基が，細胞の種類によって細胞接着機能に強く影響することが認められた．
また，成膜手法の異なる各種DLC（イオン化蒸着法，DCパルスCVD法，高周波プラズマCVD法，HiPIMS法）について，分光エリプソメトリにより光学定数を測定した結果，sp2クラスタサイズおよび水素含有量を反映する消衰係数とDLC表面における酸素官能基の形成に相関性が認められた．DLC:Nでも同様の傾向が認められると共に，窒素混合は，散乱長密度の増加および表面への酸素官能基導入など，DLCの基本構造および表面機能を拡張することが示された．
これらの結果より，DLC:Nは窒素含有によって基本構造と共に細胞の種類によって接着機能を制御し，内膜化における細胞レベルでの評価指標となり得ることが示された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度は，窒素含有DLC（DLC:N）および各種成膜手法（イオン化蒸着法，DCパルスCVD法，高周波プラズマCVD法，HiPIMS法）により成膜したDLCについて，基本構造および表面特性と，細胞機能との相互作用に関する評価指標を確立した．また，これらの基本物性評価として，初年度に引き続き，中性子反射率（NR）測定，X線吸収微細構造(NEXAFS)分析，X線光電子分光（XPS）分析，接触角測定，レーザーラマン分光（Raman）分析，および分光エリプソメトリ分析から，各種DLC:NおよびDLC基本構造と表面状態，細胞やタンパク質吸着性との相互作用について，評価指標となり得る知見を得ることが出来た．
更に，本研究の評価対象であるDLC:Nの細胞親和性と従来のDLCを比較することで，窒素含有によるDLCの基本構造および表面機能が拡張され，内膜化における細胞機能を大きく制御できる指標を得ることが出来た．これらの結果は，細胞機能および血漿タンパクの吸着性についても関連付けられ，従来の計画よりも進展した形で研究を進めている状況にある．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度までは，各種細胞を用いて，窒素含有DLC（DLC:N）膜中に存在する窒素が，基本構造および細胞機能や血漿タンパク質の吸着に与える影響について評価した．2020年度は，これらの知見を基に，内膜化において細胞レベルでの評価を行い，DLCの基本物性として生物学的指標を明らかにする。
また，DLC:Nについてそれぞれの窒素含条件に対し，血漿タンパク質の吸着性を評価し，上記DLC:Nの基本物性（散乱長密度および酸素官能基形成等）と合わせて，血栓形成反応および内膜化を促進するための窒素含有効果を明らかにする．
そして，生体内環境（山羊の下行大動脈部に留置）にて実施した際の病理組織学評価を基に，DLC:Nの物性および表面機能が，生体内環境下における血栓形成や内膜化に与える影響を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
物品費については概ね計画通りの使用額であるが，当初の予定していた研究打合せおよび成果発表を，最終年度に発表することにしたため，旅費に一部差額が生じた．
本差額分は，R2年度の旅費および物品費に充てる。
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