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陽電子消滅法を利用した生体高分子ゲルのナノ空間構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 14380235
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子力学
研究機関大阪大学

研究代表者

西嶋 茂宏  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00156069)

研究分担者 泉 佳伸  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60252582)
誉田 義英  大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (40209333)
田川 精一  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80011203)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
16,500千円 (直接経費: 16,500千円)
2005年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2004年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2003年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2002年度: 9,700千円 (直接経費: 9,700千円)
キーワード陽電子寿命測定法 / 熱分析 / 生体高分子ゲル / 膨潤過程 / 自由体積空孔半径 / 自由水 / 結合水 / ヘリックス構造 / 陽電子 / ナノ空間構造 / 生体高分子 / ゲル化 / 生体組織 / 吸収線量 / ゼラチン / 陽電子消滅法 / 網目構造 / 陽電子寿命 / 生体軟組織 / 量子線プロセス / コラーゲン / 架橋 / ナノ構造 / 培養マトリクス
研究概要

生体組織のほとんどは水を70〜80%含む生体高分子ゲルである。生体中の水は,物質代謝やイオン輸送,組織構造の維持,熱的あるいは化学的変性からの保護といった作用を担っており,水の果たす役割は重要である。そこで,生体高分子と水との相互作用を明らかにするため,生体高分子ゲル中の網目構造およびゲル中の水の束縛状態について,陽電子消滅寿命測定法および熱分析を用いて定量的に調べることを試みた。
生体高分子としては,生体中に多く含まれるコラーゲンの変性物であるゼラチンを用いた。まず,含水したゼラチン中の水の束縛状態を調べるため,DSC曲線から得られる融解エンタルピーの値から,全含水量に対する結合水,自由水の重量%を求めた。その結果,ゼラチン濃度の増加に伴って結合水は増加,自由水は減少し,ゼラチン濃度60wt.%以上ではほぼ全てが結合水になることが定量的に確かめられた。このような,含水に伴う水の束縛状態の変化はゼラチンの網目構造に起因すると考えられるため,さまざまな濃度のゼラチンの自由体積空孔半径について,陽電子消滅寿命測定の結果を,PATFIT-88プログラムを用いて解析することによって調べた。その結果,乾燥ゼラチンの自由体積空孔半径は純水のそれよりも小さく,含水していくにつれて大きくなり,純水の自由体積空孔半径に近づくことが分かった。さらにその増加は自由水の存在する領域では緩やかであり,結合水のみの領域において急激な増加が見られた。これらの結果より,膨潤過程において,まずカルボキシル基が多く親水性であるヘリックス構造内に水分子が優先的に入り,ヘリックス構造が十分に押し広げられた後,ヘリックス構造間に水分子が入ると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (14件) 文献書誌 (2件)

  • [雑誌論文] 量子線を用いた天然高分子ゲルの創製と医用材料への応用2005

    • 著者名/発表者名
      秋山 庸子, 藤原 敬博, 武田 真一, 泉 佳伸, 江間 喜美子, 西嶋 茂宏
    • 雑誌名

      日本生体医工学会誌 第43巻特別号

      ページ: 284-284

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 各種環境における皮膚の粘弾性挙動の解析2005

    • 著者名/発表者名
      秋山 庸子, 武田 真一, 泉 佳伸, 江間 喜美子, 西嶋 茂宏
    • 雑誌名

      日本生体医工学会誌 第43巻特別号

      ページ: 304-304

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of Positron to the Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Honda, N.Kimura, G.Isoyama, S.Tagawa, S.Nishijima, S.Takeda
    • 雑誌名

      Int.Sympo.of 21^<st> Century COE "Towards Creating New Industries Based on Inter-Nanoscience"

      ページ: 114-114

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Preparation of Natural Polymer Nanogel Induced by Quantum-ray and Its Biomedical Application2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Akiyama, T.Fujiwara, S.Takeda, Y.Izumi, S.Nishijima
    • 雑誌名

      Int.Sympo.of 21^<st> Century COE "Towards Creating New Industries Based on Inter-Nanoscience"

      ページ: 119-119

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Designing of Epoxy Resin Systems for Cryogenic Use2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ueki, S.Nishijima, Y.Izumi
    • 雑誌名

      Cryogenics 45

      ページ: 141-148

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal Conductivity of High Strength Polyethylene Fiber in Low Temperature2005

    • 著者名/発表者名
      A.Yamanaka, Y.Izumi, S.Nishijima et al.
    • 雑誌名

      J.Polym.Sci. In press

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Fundamental Study on Radiation-Induced Gelation Process for Various Polymers2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Izumi
    • 雑誌名

      ISSP International Workshop 5^<th> Gel Symposium Polymer Gels IPa 23

      ページ: 84-84

    • NAID

      130007026493

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crosslinking in Lens and Vitreous Humor Caused by Reactive Oxygen Species2004

    • 著者名/発表者名
      T.Shimada
    • 雑誌名

      IIFMBE Proc.2004 7

      ページ: 29-32

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fundamental Study on Radiation-Induced Gelation Process for Various Polymers2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Izumi
    • 雑誌名

      ISSP International Workshop 5^<th> Gel Symposium Polymer Gels : Fundamentals and Nano-fabrications IPa 23

      ページ: 84-84

    • NAID

      130007026493

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crosslinking in Lens and Vitreous Humor Caused by Reactive Oxygen Species2004

    • 著者名/発表者名
      T.Shimada
    • 雑誌名

      IFMBE Proc.2004 7

      ページ: 29-32

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crosslinking in lens and Vitreous Humor Caused by Reactive Oxygen Species2004

    • 著者名/発表者名
      T.Shimada, Y.Izumi, S.Nishijima et al.
    • 雑誌名

      IFMBE Proc.Int.Conf.Biomed.Eng.2004 Vol.7

      ページ: 29-32

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal Strain of High Strength Polyethylene Fiber on Low Temperature2004

    • 著者名/発表者名
      A.Yamanaka, Y.Izumi, S.Nishijima et al.
    • 雑誌名

      J.Appl.Polym.Sci. 93

      ページ: 2918-2925

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 陽電子消滅寿命測定法および熱分析を用いた生体高分子ゲルの膨潤過程の解析

    • 著者名/発表者名
      三町 博子
    • 雑誌名

      Radioisotopes 掲載待ち

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Swelling Process of Biopolymer Gel Using Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy and differential Scanning Calorimetry

    • 著者名/発表者名
      H.Mimachi
    • 雑誌名

      Radioisotopes (Printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 泉佳伸, 木南雅利, 江間喜美子, 西嶋茂宏: "PVCへの温度応答性ゲルの放射線グラフト重合"Radioisotopes. 52・1. 8-12 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 泉 佳伸, 木南雅利, 江間喜美子, 西嶋茂宏: "PVCへの温度応答性ゲルの放射線グラフト調合"RADIOISOTOPES. Vol.52,No.1. 8-12 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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