2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of an antibacterial nanomaterial using of a biological essential element
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19K12811
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
古薗 勉 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (30332406)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東 慶直 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (90333509)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ハイドロキシアパタイト / 生体内必須元素 / 抗菌性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
皮膚を貫通する経皮デバイスの感染防止技術は、カテーテルや人工臓器等の開発における不可避の課題である。我が国特有の抗菌薬含浸カテーテル使用によるアナフィラキシーショック発症や耐性菌発現の懸念のため、未だに経皮デバイスの開発が立ち後れているのが現状である。そこで本研究課題では、抗菌薬を使用することなく抗菌効果を発揮させることを念頭に、体内必須元素（亜鉛イオン）に着目し、独自技術であるハイドロキシアパタイト(HAp)ナノ粒子製造技術および界面ナノコーティング技術を用いた新規な抗感染性ナノ材料を開発する。加えて、新たな切り口から抗菌メカニズムの解明を目指す。
本研究課題の第1年目における実験計画では、融着防止法を用いた高分散性・高結晶性の亜鉛ドープHAp(Zn-HAp)ナノ粒子の合成およびキャラクタリゼーション法の確立、Znイオンドープ率の異なるZn-HApナノ粒子の合成法の確立、大腸菌や黄色ブドウ球菌などのカテーテル起炎菌を用いた抗菌性評価を行うこととした。まず、ZnイオンをドープしたHApナノ粒子の合成において、カルシウム塩を融着防止剤として用いることにより分散性と結晶性に優れるナノ粒子の製造に成功し、またZnイオンの添加量を変化させることにより、Zn置換率15%[Zn/(Zn+Ca)×100]までの合成法を確立した。具体的には、Zn置換率5%, 10%, 15%のHApナノ粒子の調製を達成し、各種機器分析法を用いて当該ナノ粒子の材料特性評価を行い、これらのナノ粒子が目的生成物質であることを同定した。さらに、大腸菌および黄色ブドウ球菌を用いた粉末添加法による抗菌性試験により、当該ナノ粒子は抗菌活性を有することが明らかとなった。以上のことから、研究実施計画に掲げたマイルストーンに従って、第1年目の研究課題を遂行することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
融着防止法を用いた高分散性および高結晶性のHApナノ粒子製造法をZn-HApナノ粒子合成に応用可能か否かが、このプロジェクトのキーであった。ポリアクリル酸を融着防止添加剤とする製造法では、Znイオンが反応中にHAp構造から引き抜かれ、Zn置換効率の低減が認められた。そこで、カルシウム塩のみを用いた合成法に変更したところ、ほぼ定量的にZnイオンがHAp構造中に置換できることを見出した。但し、Zn置換率が15%を越えると、副生成物である酸化亜鉛が生成することが判明したことから、15%が上限であることが分かった。これらの反応条件を決定できたことが、本年度の研究計画がおおむね順調に進展した理由である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度にZn-HApナノ粒子の合成法を確立し、また当該ナノ粒子が抗菌性を有することを明らかにした。本研究課題の最大の目的は、当該ナノ粒子の抗菌性メカニズムの解明であり、その達成に向かって予め計画していた方針に従って研究を進める。
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