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有機/無機複合バイオマテリアルの構築

Research Project

Project/Area Number 04J11750
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University
Research Fellow 菅原 彩絵  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 特別研究員(PD)
Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords有機-無機ハイブリッド材料 / ナノゲル / リン酸カルシウム / ナノ粒子 / ドラッグデリバリーシステム / ヒドロキシアパタイト / アモルファスリン酸カルシウム / 疎水化多糖
Research Abstract

疎水化多糖が水中で自己組織的に形成する粒径30mm程度のナノ微粒子"ナノゲル"は疎水性薬物やタンパク質、核酸のキャリアーとして機能することが秋吉らにより報告されている。一方、リン酸カルシウムは哺乳類の硬組織を構成する主要な無機成分であり、生体適合性マテリアルとして注目されている。本研究では、ナノゲルとリン酸カルシウムとを複合化させることにより、新規有機-無機ハイブリッドナノ粒子を作製することを目的とした。ハイブリッド化により、ナノゲル内の薬物の放出制御や骨欠損部位への選択的な薬物デリバリーなど、ドラッグデリバリーシステムにおける応用が期待される。
ナノゲルを形成させる疎水化多糖として、プルランにコレステリル基を導入したコレステロール置換プルラン(CHP)を用いた。弱酸性のヒドロキシアパタイト水溶液にCHPナノゲルを分散させたのち、溶液のpHを上昇させることによりリン酸カルシウムを形成させた。CHPナノゲルの存在下で、粒径30mm程度の分散したアモルファスリン酸カルシウムのナノ粒子が得られた。これらはナノゲルのサイズと同程度であることから、CHPナノゲルが無機粒子形成の核として機能したと考えられる。これらの粒子は室温で数ヶ月間安定に分散状態を保った。CHPナノゲルをテンプレートとする本手法により、コロイド安定性にすぐれたリン酸カルシウムハイブリッドナノ粒子を温和な合成条件で得ることに成功した。
さらに本研究では、ナノゲルに導入する官能基によってリン酸カルシウム粒子のカルシウム/リンの比や粒子の表面電位がコントロール可能であることを見出した。薬物インスリンを内包したハイブリッドナノ粒子は、薬物除放性を示すことを確認した。さらに、ナノゲル被覆リポソームのような高次構造体をテンプレートとしたリン酸カルシウムのミネラリゼーションにも成功した。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report

Research Products

(15 results)

All 2007 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (9 results) Book (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Nanogel-Templated Mineralization : Polymer-Calcium Phosphate Hybrid Nanomaterials2006

    • Author(s)
      Ayae Sugawara
    • Journal Title

      Macromolecular Rapid Communications 27・6

      Pages: 441-446

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Assembled Structures of Nanocrystals in Polymer/Calcium Carbonate Thin Film Composites Formed by the Cooperation of Chitosan and Poly(aspartate)2006

    • Author(s)
      Ayae Sugawara
    • Journal Title

      Journal of Polymer Science Part A : Polymer Chemistry 44・17

      Pages: 5153-5160

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Self-Organization of Oriented Calcium Carbonate/Polymer Composites : Effects of a Matrix Peptide Isolated from the Exoskeleton of a Crayfish2006

    • Author(s)
      Ayae Sugawara
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition 45・18

      Pages: 2876-2879

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Self-Organization of Patterned CaCO_3/Polymer Composite Films : Tuning of Their Morphologies by the Change of Molecular Weights of Acidic Polymers2006

    • Author(s)
      Takeshi Sakamoto
    • Journal Title

      Chemistry Letters 35・3

      Pages: 310-311

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nanogel-Templated Mineralization : Polymer-Calcium Phosphate Hybrid Nanomaterials2006

    • Author(s)
      Ayae Sugawara, Setsuko Yamane, Kazunari Akiyoshi
    • Journal Title

      Macromolecular Rapid Communications 27・6

      Pages: 441-446

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Calcium Carbonate/Polymer Composites : Polymorph Control for Aragonite2004

    • Author(s)
      Ayae Sugawara, Takashi Kato
    • Journal Title

      Composite Interfaces 11・4

      Pages: 287-295

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Self-Organization of Oriented Calcium Carbonate/Polymer Composites : Effects of a Matrix Peptide Isolated from the Exoskeleton of a Crayfish

    • Author(s)
      Ayae Sugawara, Tatsuya Nishimura, Yuya Yamamoto, Hirotaka Inoue, Hiromichi Nagasawa, Takashi Kato
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition (印刷中)

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Assembled Structures of Nanocrystals in Polymer/Calcium Carbonate Thin Film Composites Formed by Cooperation of Chitosan and Poly(aspartate)

    • Author(s)
      Ayae Sugawara, Akira Oichi, Hiroko, Suzuki, Yuzo Shigesato, Toshihiro Kogure, Takashi Kato
    • Journal Title

      Journal of Polymer Science Part A : Polymer Chemistry (印刷中)

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Self-Organization of Patterned CaCO_3/Polymer Composite Films : Tuning of Their Morphologies by the Change of Molecular Weights of Acidic Polymers

    • Author(s)
      Takeshi Sakamoto, Akira Oichi, Ayae Sugawara, Takashi Kato
    • Journal Title

      Chemistry Letters (印刷中)

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  • [Book] バイオミネラリゼーションとそれに倣う新機能材料の創製2007

    • Author(s)
      菅原彩絵(分担執筆)
    • Total Pages
      308
    • Publisher
      シーエムシー出版
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    • Author(s)
      Nobuyuki Morimoto(分担執筆)
    • Total Pages
      173
    • Publisher
      Research Signpost
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  • [Book] ナノマテリアルハンドブック2005

    • Author(s)
      菅原彩絵, 秋吉一成(分担執筆)
    • Total Pages
      807
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
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      菅原彩絵, 秋吉一成(分担執筆)
    • Publisher
      株式会社 テクノシステム(印刷中)
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      Nobuyuki Morimoto, Urara Hasegawa, Setsuko Yamane, Ayae Sugawara, Kazunari Akiyoshi(分担執筆)
    • Publisher
      Research Signpost(印刷中)
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] ナノゲル-アパタイト複合体の調整2004

    • Inventor(s)
      秋吉一成, 菅原彩絵
    • Industrial Property Rights Holder
      東京医科歯科大学
    • Industrial Property Number
      2004-317713
    • Filing Date
      2004-11-01
    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-03-31   Modified: 2016-04-21  

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