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2011 Fiscal Year Annual Research Report

水の相転移挙動から観た高分子材料の生体適合性の発現機構

Research Project

Project/Area Number 22350101
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

北野 博巳  富山大学, 大学院・理工学研究部(工学), 教授 (40115829)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 源明 誠  富山大学, 大学院・理工学研究部(工学), 助教 (70334711)
Keywords低温結晶化水 / 生体適合性 / 吸着タンパク質 / 水の構造 / 多重反射赤外分光法
Research Abstract

前年度までに,血液適合性に優れた高分子材料中に観測される水の低温結晶化(昇温過程での結晶化)は,無定型氷から結晶氷への転移ではなく,単分子あるいは2-3量体の水分子が起源であることを明らかにした.これは,生体適合性材料中の特殊な水素結合ネットワーク構造を有する水の存在を否定している.本年度は,生体適合性に劣るとされる数種の高分子材料中の水の温度摂動に伴う状態変化について調査したところ,多くの材料中に低温結晶化水が存在することが判明した.評価した高分子材料のガラス転移温度および構成元素を比較したところ,低温結晶化水の有無は,材料の生体適合性ではなく,高分子鎖の運動性および水分子の補足力に依存:していることが分かった.また,多重反射赤外分光法を用いて,種々の自己組織化単分子膜上に吸着したモデルタンパク質(ウシ血清アルブミン)の構造評価を行い,当該単分子膜上への繊維芽細胞(V79細胞)1の初期接着性との相関について調査した.赤外領域におけるタンパク質の吸収スペクトルは,水のHOH変角振動帯と重なっており,また,吸着タンパク質は絶対量が小さく,通常の分光測定での評価は難しい.そこで本研究では,目的に応じた多重反射赤外分光ユニットを構築し,吸着タンパク質の構造解析を行った.その結果,V79細胞の初期接着量が多い表面では,吸着タンパク質の構造は比較的維持されており,逆に,少ない表面では,強く破壊されていることが判明した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初目標としていた吸着タンパク質の構造評価手法を確立し,また,極低含水率から水溶液系までの温度可変赤外分光法を確立している.今後,種々の系について,細胞接着,タンパク質吸着,および水の動態について調査することで,本研究目的を達成可能であると考えている.

Strategy for Future Research Activity

評価手法については概ね確立していることから,研究計画にしたがって,種々の系について,さらなる評価を行う予定である.

  • Research Products

    (11 results)

All 2012 2011

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Binding of β-amyloid to sulfated sugar residues in a polymer brush2012

    • Author(s)
      Kitano, H.; Saito, D.; Kamada, T.; Gemmei-Ide, M.
    • Journal Title

      Colloids Surfaces B : Biointerfaces

      Volume: 93 Pages: 219-225

  • [Journal Article] Carboxymethylbetaine copolymer layer covalently flxed to a glass substrate2012

    • Author(s)
      Suzuki, H.; Li, L.; Nakaji, T.; Kitano, H.; Ohno, K.; Saruwatari, Y.; Matsuoka. K.
    • Journal Title

      Colloids Surfaces B ; Biointerfaces

      Volume: 94 Pages: 107-113

    • DOI

      10.1016/j.colsurb.2012.01.038

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sum frequency generation study on the structure of water in the vicinity of an amphoteric polymer brush2012

    • Author(s)
      Kondo, T.; Gemmei-Ide, M.; Kitano, H.; Ohno, K.; Noguchi, H.; Uosaki, K.
    • Journal Title

      Colloids Surfaces B.Biointerfaces

      Volume: 91 Pages: 215-218

    • DOI

      10.1016/j.colsufb.2011.11.012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anti-biofouling properties of amphoteric polymer brush constructed on a glass substrate2011

    • Author(s)
      Kitano, H.; Kondo, T.; Iwanaga, S.; Nakamura, M.; Ohno, K.
    • Journal Title

      Colloids Surfaces B : Biointerfaces

      Volume: 88 Pages: 455-462

  • [Journal Article] Silica particles coated with zwitterionic polymer brush : Formation of colloidal crystals and anti-biofouling properties in aqueous medium2011

    • Author(s)
      Suzuki, H.; Murou, M.; Kitano, H.;Ohno, K.; Saruwatari, Y.
    • Journal Title

      Colloids Surfaces B : Biointerfacse

      Volume: 84 Pages: 111-116

  • [Journal Article] Recrystallization of Water in Non-Water-Soluble (Meth)Acrylate Polymers is Not Rare and is Not Devitrification2011

    • Author(s)
      Gemmei-Ide, M.; Ohya, A.; Kitano, H.
    • Journal Title

      J.Phys.Cem.B.

      Volume: 116 Pages: 1850-1857

    • DOI

      10.1021/jp211473p

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Image Printing on the Surface of Anti-biofouling Zwitterionic Polymer Brush by Ion Beam Irradiation2011

    • Author(s)
      Kitano, H.; Suzuki, H.; Kondo, T.; Sasaki, K.; Iwanaga, S.; Nakamura, M.; Ohno, K.; Saruwatari, Y.
    • Journal Title

      Macromol.Biosci.

      Volume: 11 Pages: 557-564

    • DOI

      10.1002/mabi.201000437

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 和周波発生法で観た高分子ブラ近傍の水の構造2011

    • Author(s)
      北野博巳・近藤卓也・室生賢伸・野村浩二・源明誠・野口秀典・魚崎浩平・大野工司・猿渡欣幸
    • Organizer
      第60回高分子討論会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス
    • Year and Date
      2011-09-29
  • [Presentation] ポリ(メタ)アクリレートブラシ表面へのタンパク質吸着と線維芽細胞の付着特性の相関2011

    • Author(s)
      上條典昭・源明誠・北野博巳
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場
    • Year and Date
      2011-05-26
  • [Presentation] スルホベタインポリマーの電荷間距離と生?適合性との相関2011

    • Author(s)
      斉藤翔・石原和幸・源明誠・北野博巳
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場
    • Year and Date
      2011-05-26
  • [Presentation] 硫酸化糖担持高分子ブラシ表面におけるベータアミロイドの挙動解析2011

    • Author(s)
      鎌田知宏・斉藤大輔・源明誠, 北野博巳
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場
    • Year and Date
      2011-05-26

URL: 

Published: 2013-06-26  

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