アパタイト複合エレクトレット吸着体によるパンデミック阻止ウイルスフィルタの開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21300184
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 生駒 俊之 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 准教授 (20370306)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 順三 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10343831)
• Keywords: ナノバイオ材料 / ウイルス不活化 / 有機無機複合 / 静電気力

Research Abstract

ウイルスに対する静電誘引力を持ち、吸着したウイルスを不活化させるため、本年度はハイドロキシアパタイトナノ結晶(40nm長径)をポリスチレンなどの高分子膜に電気泳動堆積法を用いて結合させた。原子間力顕微鏡による観察の結果、ハイドロキシアパタイトナノ結晶は単一層を形成して高分子膜に堆積・結合することを見出した。さらに、成膜したナノ結晶は超音波処理などにより遊離せず、強固に結合していた。本手法は、様々な形状を持つ高分子腺、(多孔質・繊維形態など)にも応用が可能なことから有効であると考えられる。脂肪酸としてリン酸脂質を用いてハイドロキシアパタイトとの複合吸体の作製条件の検討を行った。検討には、水晶振動子マイクロバランス法(QCM)を用いた。その結果、リン酸脂質は溶液中でマイクロスフェアーを形戌し、ナノ結晶表面において多層的に吸着することを見出した。脂肪酸との複合化は、用いる溶媒の成分が重要であることを明らかとした。今後の複合化条件の最適化が期待できる。また、細胞培養によるGFP遺伝子を導入したバキュロウイルスの感染力を調べるため、ハイドロキシアパタイトと細胞との相互作用に関してQCM法を用いてその場計測を行った。線維芽細胞を用いて行った結果、ハイドロキシアパタイトナノ結晶表面に良好に吸着・増殖することを明らかとした。ハイドロキシアパタイト表面に付着したウイルスの感染力試験方法の確立ができた。これらの結果から、近い将来、感染爆発(パンデミック)を引き起こすウイルスの感染を防ぐ高機能性ウイルス除去フィルタの基本設計を立てることができた。

Research Products

• [Journal Article] Fetal Bovine Serum Adsorption onto Hydroxyapatite Sensor Monitoring by Quartz Crystal Microbalance with Dissipation Technique (2010)
  • Author(s): Tagaya M, Ikoma T, Migita S, Okuda M, Takemura T, Hanagata N, Yoshioka T, Tanaka J
  • Journal Title: Materials Science and Engineering B (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermal expansion of type A carbonate apatite (2010)
  • Author(s): Tonegawa T, Ikoma T, Suetsugu Y, Igawa N, Matsushita Y, Yoshioka T, Hanagata N, Tanaka J
  • Journal Title: Materials Science and Engineering B (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural analysis of hydroxyapatite coating on magnetite nanoparticles using energy filter imaging and electron tomography (2010)
  • Author(s): Okuda M, Takeguchi M, Ruairc OO, Tagaya M, Zhu Y, Hashimoto A, Hanagata N, Schmitt W, Ikoma T
  • Journal Title: Journal of Electron Microscopy (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 三次元構造を制御した"骨組織"再生医療向け無機有機複合材料の開発 (2009)
  • Author(s): 生駒俊之
  • Journal Title: 化学と工業 62 Pages: 540-544
• [Journal Article] 水酸アパタイト系複合材料の多孔構造とその機能 (2009)
  • Author(s): 生駒俊之
  • Journal Title: 化学工業 61 Pages: 21-25
• [Journal Article] In vivo biological responses and bioresorption of tilapia scale collagen as a potential biomaterial (2009)
  • Author(s): Sugiura H, Yunoki S, Kondo E, Ikoma T, Tanaka J, Yasuda K
  • Journal Title: Journal of Biomaterials Science 20 Pages: 1353-1368
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Porous Hydroxyapatite and Biphasic Calcium Phosphate Ceramic Promote Ectopic Osteoblast Differentiation from Mesenchymal Stem Cells (2009)
  • Author(s): Zhang L, Hanagata N, Maeda M, Minowa T, Ikoma T, Fan H, Zhang X
  • Journal Title: Science and Technology of Advanced Materials 10(Article number 025003)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In situ protein adsorption on different crystal sized hydroxyapatite nanosensors by quartz crystal microbalance with dissipation (2009)
  • Author(s): Ikoma T, Tagaya M, Monkawa A, Hanagta N, Chakarov D, Kasemo B, Tanaka J
  • Journal Title: Journal of the American Ceramics Society 9 Pages: 1125-1128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adsorption of proteins derived from fetal bovine serum onto hydroxyapatite nanocrystals with quartz crystal microbalance technique (2009)
  • Author(s): Tagaya M, Ikoma T, Takemura T, Okuda M, Hanagata N, Yoshioka T, Chakarov D, Kasemo B, Tanaka J
  • Journal Title: Key Engineering Materials 396-398 Pages: 47-50
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adsorption and sustained release of insulin from zinc hydroxyapatite microparticle with Poly (lactic acid) coating (2009)
  • Author(s): Tonegawa T, Ikoma T, Yoshioka T, Shinozaki K, Hanagata N, Tanaka J
  • Journal Title: Key Engineering Materials 396-398 Pages: 396-398
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The surface property of hydroxyapatite : Sensing with quartz crystal microbalance (2009)
  • Author(s): Ikoma T, Tagaya M, Tonegawa T, Okuda M, Hanagata N, Yoshioka T, Chakarov D, Kasemo B, Tanaka J
  • Journal Title: Key Engineering Materials 396-398 Pages: 89-92
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 田中順三、生駒俊之、植村寿公、大森健一
  • Journal Title: バイオセラミックス(コロナ社) Pages: 1-76, 143-153, 156-158
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 生駒俊之、田中順三
  • Journal Title: バイオマテリアルにおける有機無機界面の創製と機能発現(株式会社シーエムシー出版) Pages: 335-344
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 生駒俊之、田中順三
  • Journal Title: 生体親和性(朝倉書店) Pages: 118-119
• [Presentation] SPR法を用いた水酸アパタイトナノ結晶表面へのフィブリノーゲンの結合挙動の計測 (2010)
  • Author(s): 有坂智帆、多賀谷基博、花方信孝、生駒俊之
  • Organizer: 第48回セラミックス基礎討論会
  • Place of Presentation: 沖縄
  • Year and Date: 2010-01-12
• [Presentation] Initial adhesion behavior of fibroblasts onto hydroxyapatite nanocrystals (2009)
  • Author(s): Tagaya T, Ikoma T, Takemura T, Migita S, Okuda M, Yoshioka T, Hanagata N, Tanaka J
  • Organizer: 22th International Symposium of Ceramics in Medicine
  • Place of Presentation: 韓国(Degu)
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] Crystal structure of high purity type A carbonate apatite (2009)
  • Author(s): Tonegawa T, Ikoma T, Suetsugu Y, Igawa N, Matsushita Y, Yoshioka T, Hanagata N, Tanaka J
  • Organizer: 22th International Symposium of Ceramics in Medicine
  • Place of Presentation: 韓国(Degu)
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] Hepatocyte adhesion behavior on modified hydroxyapatite nanocrystals with quartz crystal microbalance (2009)
  • Author(s): Ikoma T, Tagaya M, Yamazaki T, Migita S, Hanagata N
  • Organizer: 22th International Symposium of Ceramics in Medicine
  • Place of Presentation: 韓国(Degu)
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] In situ analysis of interfacial interaction between cells and biomaterials by using quartz crystal microbalance with dissipation technique (2009)
  • Author(s): Ikoma T, Tagaya M, Yamazaki T, Hanagata N
  • Organizer: 8^<th> International symposium on frontiers in biomedical polymers
  • Place of Presentation: 三島
  • Year and Date: 2009-05-27