2011 Fiscal Year Annual Research Report
機能分子・生体分子電着による金属の汎用的生体機能化
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22240059
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
塙 隆夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 直之 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (90332519)
土居 壽 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (30251549)
堤 祐介 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (60447498)
右田 聖 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 特任助教 (00512302)
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| Keywords | バイオマテリアル / 生体材料学 / 生体機能材料 / 生体適合材料 / バイオコンジュゲート材料 |
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| Research Abstract |
金属材料は典型的な人工材料であり、生体機能がないにも関わらず、優れた強度と靭性から依然として多くの医療用デバイスに使用され、その必要性はますます増加している。しかし、金属は人工材料であるが故に、生体適合性、生体機能性の面での課題が多い。その解決のためには、金属材料に生体機能を付与するための新たな科学と技術が必要となる。本研究では、金属表面に機能分子や生体分子を固定化する際の結合と固定化による生体機能発現のメカニズムを、表面科学的及び分子生物学的手法によって明らかにするとともに、これを一般的理論に拡張し、汎用性の高い技術とすることを目的としている。
本年度は、機能分子・生体分子の電着条件の探索を継続するとともに、電着による分子固定化のメカニズム、分子固定化材料の生体機能発現メカニズムの解明に着手した。分子固定化のメカニズムを解明するために、水溶液中で測定できる電解槽を備えたエリプソメーターによる電着PEG厚さ変化のその場測定、電気化学水晶発振微小天秤による固定化PEG量のその場測定を可能とする測定系を構築した。一方、生体機能発現メカニズムに関しては、PEG電着によるタンパク質吸着の抑制、細胞接着の抑制、血小板粘着の抑制、細菌付着の抑制を実証した。また、片末端をアミン、他の末端をカルボキシル基で修飾した双性イオンPEG(分子量2000、3000、5000)について、電離状態、電着固定化量、結合様式、細胞接着性ペプチドとの結合を明らかにした。さらに、分子量3000のPEGが最も優れた硬組織適合性を示すことが明らかとなった。
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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
電着メカニズムに関しては固定化PEG量のその場測定を可能とする測定系の構築を行い、現象の解明を進めている。また、生体機能発現メカニズムに関しても、PEG電着によるタンパク質吸着抑制、血小板粘着抑制、細菌付着抑制、硬組織適合性などを実証しており、研究は当初の計画どおりに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の研究を継続し、生体機能分子の電着機構・条件の探索を行う。また、電着技術をコラーゲンなどの生体分子固定化へと応用する。これらの試料について細胞培養実験、動物実験を行い、分子固定化材料の生体機能発現メカニズムの解明に着手する。適切なバイオマーカーを選択し、その変動を測定する。さらに、遺伝子のエピジェネティックな制御機構の解明に着手する。これらの結果を試料作製技術にフィードバックし、汎用的技術の創出に繋げる。
研究を進めるにあたって遺伝子組換え実験、動物実験が必要となるが、所属機関に設置されている組換えDNA実験安全委員会、動物実験委員会に諮り、承認を得た上で速やかに研究を遂行できる体制をつくる。
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[Presentation] Implant surface treatment2011
Author(s)
Hanawa T
Organizer
The International Dental Materials Congress 2011 (IDMC2011)
Place of Presentation
Yonsei University, Seoul, Korea(Invited Lecture)
Year and Date
2011-05-28
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