2018 Fiscal Year Research-status Report
New development of a plasma-charged protein solution for medical adhesives
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18K19894
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉野 大輔 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (80624816)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 低温プラズマ反応流 / コラーゲン / 濡れ性 / 接触角 / 表面張力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、低温プラズマ反応流によるタンパク質溶液の荷電機構を解明し、高い組織接着性と細胞増殖性を有する斬新な医療用接着剤の臨床展開を目指している。2018年度は、低温プラズマ処理を施したコラーゲン溶液の物性計測（主に濡れ性）と低温プラズマによるコラーゲン溶液の荷電機構の解明に取り組んだ。プラズマ処理を施したコラーゲン溶液を疎水性カバーガラス上に滴下した結果、処理を施さない場合と比較して接触角が有意に減少し、濡れのモードが付着濡れから浸漬濡れに変化することが明らかになった。これにより、疎水性表面においても積極的な濡れが実現され、乾燥後も疎水性表面にコラーゲンが残存することで細胞接着性が向上することがわかった。また、表面張力についても計測を行ったところ、処理の有無によって変化があることもわかった。これらコラーゲン溶液の物性変化は1～2分程度の一過性の効果であることを確認した。低温プラズマによるコラーゲン溶液の荷電機構については、汎用のプラズマ数値解析ソフトを用いた数値実験を試みた。本研究で用いる低温プラズマの放電形態は沿面放電であり、大気圧かつ空気中でのモデル化には成功したが、実際の処理同様にコラーゲン溶液が流入してくる条件に合わせたモデルの作成には到達することができなかった。実際の処理条件に合わせた低温プラズマによるコラーゲン溶液の荷電機構を解明するためには、数値実験に用いる計算モデルのさらなる改良が必要である。
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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
プラズマ処理を施したコラーゲン溶液の物性計測についてはほぼ計画通りに遂行できた。数値実験のための計算モデルについては改良が必要であるが、汎用のプラズマ数値解析ソフトウェアに合わせて、自作プログラムあるいは流体解析ソフトウェアを併用・連成することで解決可能であるとの方策が立っているため、計画の遅れは最小限に抑えられると考えた。そのため進捗状況は概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は、前年度に完了しなかった数値実験を行い、プラズマ処理によるコラーゲン溶液の荷電機構の解明に引き続き取り組む。汎用のプラズマ数値解析ソフトウェアで困難な計算のモデル化の一部は、自作のプログラムあるいは流体解析ソフトウェアを連成することで解決する。また、当初の計画にあるプラズマ荷電タンパク質溶液を修飾した表面への細胞接着機構を時空間的観察により明らかにすることに取り組む。これと並行して、細胞シートの多重積層による人工皮膚組織の製作方法を確立し、年度後半からプラズマ家電タンパク質溶液による組織接着機構の解明に着手する。
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