2013 Fiscal Year Research-status Report
表面吸着因子の解析による生分解性材料の生分解性制御に関する研究
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25340097
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山野 尚子 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (20358279)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 敦好 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (10357676)
川崎 典起 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (70344158)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 生分解性ポリマー / ポリアミド / 生分解性制御 |
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| Research Abstract |
材料および生分解に関与する酵素・微生物の両面から解析することにより、生分解性制御の機構を解明するため、1）親水疎水性を制御したポリマーの合成、2）ポリマーの分析および生分解性の測定、3）ポリマーとタンパク質の吸着実験を行った。3年計画の初年度として、主としてポリアミド４(PA4)を対象としたが、ポリカプロラクトン(PCL)に関する実験も行った。
親水疎水性を制御したポリマーとして、PA4に関しては炭素数の異なる脂肪酸、フェニル基、ポリエチレングリコール(PEG)を末端または中央に持つ構造のポリマーを合成した。末端にステアロイル基(C18)を持つポリマーは生分解を抑制されたが、長鎖脂肪酸鎖がポリマーの中央部分に位置する場合は生分解を受けた。フェニル基やPEGを付加したポリアミド４では生分解性を抑制する効果は見られなかった。これらの生分解抑制効果は、それぞれのポリマーの接触角から求めた疎水度と相関を持っていた。XPSによるポリマー表面の観察を行ったところ、C18を末端に持つPA4ではアセチル基(C2)と比べて、ポリマー表面にメチレン鎖由来の炭素が多く存在する一方、アミド結合由来の窒素の存在比が低くなっており、ポリマー表面に存在するC18が疎水度および生分解抑制に関与していることが示された。
PCLに関しては、C18の導入率の異なるポリマーを合成し、リパーゼによる酵素分解、接触角を測定した。その結果、導入率が上がるに連れて疎水度は上がり酵素分解を受けにくくなった。また、熱分解温度もC18導入率が上がると上昇し、長鎖脂肪酸付加が熱安定性に寄与することを明らかにした。
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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
初年度の目標通り、主としてポリアミド４を対象として親水疎水性を制御したポリマーを種々合成し、その評価を行った。おおむね目標通りの進捗状況であるが、ポリマーとタンパク質、微生物との吸着に関して、タンパク質の吸光度を指標としてその吸着の評価は行ったが、QCMでは吸着するタンパク質が微量で検出することが出来ていない。
ポリカプロラクトンに関しては2年目以降に研究対象とする予定であったが、前倒しで種々のポリマーを合成し、評価を行った。その結果、熱安定性への寄与という新しい知見を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
ポリマーとタンパク質、微生物との吸着に関して、QCMでの評価を試みているが、未だ十分な結果を得る実験系が構築できていない。タンパク質の種類やタンパク質以外の吸着物質を検討することにより評価系を改良すると共に、QCM以外の系での評価について検討を行う。ポリアミド４，ポリカプロラクトンに加えて、ポリ乳酸について修飾ポリマーを合成しその評価を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
接触角測定器に購入に際して、事前に予定していた機器より優れた装置があることがわかった。性能の良い機器は高価過ぎたため、性能と価格から選定した結果、予算額より安価な機器を購入するに至り残額が生じた。消耗品に関しては、QCMでの測定を予定していたが、まだ十分な実験系が構築出来ていないため、予定していた消耗品を購入できなかった。
QCMの実験系が構築出来次第、その部品等消耗品の購入に使用する。またXPS分析で表面状態が観察出来ることが分かったため、そのために使用する。
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