生体吸収性人工血管の実現に向けた抗血栓性と内皮化に優れた合成生分解性材料の創製

• 研究課題/領域番号: 25870078
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 高分子化学; 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 福島 和樹 山形大学, 理工学研究科, 助教 (70623817)
• 研究協力者: 田中 賢 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (00322850)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 生分解性ポリマー / 抗血栓性 / 細胞接着性 / 機能性ポリマー / バイオマテリアル / 水和 / 開環重合 / 有機分子触媒

研究成果の概要

本研究では、エーテル基を側鎖に含む脂肪族ポリカーボネートを合成し、それが血小板を粘着させず（抗血栓性）、血管を構築する細胞は接着させ（内皮化能）、さらに酵素によって分解される（生分解性）材料であることを確認した。また、その過程で原料となるモノマー類の新規合成ルートの開発にも成功した。本材料は、抗菌ポリマーへの応用で赤血球への毒性（溶血性）を低減させる効果も示している。今後、「血管組織の再生に伴って分解・吸収される人工血管」への応用を軸に、生分解性・血液適合性・細胞接着性を必要とする医療デバイスへの広範な展開を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of the hemocompatibility of hydrated biodegradable aliphatic carbonyl polymers with a subtle difference in the backbone structure based on the intermediate water concept and surface hydration (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Fukushima, Meng-Yu Tsai, Takayuki Ota, Yuta Haga, Kodai Matsuzaki, Yuto Inoue, Masaru Tanaka.
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 48 号: 7 ページ: 469-473
  • DOI: 10.1038/pj.2015.22
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of biocompatible and biodegradable polymers based on intermediate water concept. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaru Tanaka, Kazuhiro Sato, Erika Kitakami, Shingo Kobayashi, Takashi Hoshiba, Kazuki Fukushima.
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 47 号: 2 ページ: 114-121
  • DOI: 10.1038/pj.2014.129
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Supramolecular High Aspect Ratio Assemblies with Strong Antifungal Activity (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, K.; Liu, S.; Engler, A. C.; Coady, D. J.; Maune, H.; Pitera, J.; Nelson, A.; Wiradharma, N.; Venkataraman, S.; Huang, Y.; Fan, W.; Yang, Y. Y.; Hedrick, J. L.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/ncomms3861
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polycarbonate-Based Brush Polymers with Detachable Disulfide-Linked Side Chains (2013)
  • 著者名/発表者名: Engler, A. C.; Chan, J. M. W.; Fukushima, K.; Coady, D. J.; Yang, Y. Y.; Hedrick, J. L.
  • 雑誌名: ACS Macro Letters 巻: 2 号: 4 ページ: 332-336
  • DOI: 10.1021/mz400069u
  • 査読あり
• [学会発表] 中間水に着目した抗血栓性を有する生分解性ポリマーの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福島和樹，井上裕人，蔡孟諭，太田貴之，本田紘太，羽賀悠太，田中賢
  • 学会等名: 第44回医用高分子シンポジウム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 臨海副都心センター
  • 年月日: 2015-07-27 – 2015-07-28
• [学会発表] 含アセタール側鎖型生分解性ポリカーボネートの合成と表面特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宍戸駿介，高岡駿矢，田中賢，福島和樹
  • 学会等名: 第44回医用高分子シンポジウム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 臨海副都心センター
  • 年月日: 2015-07-27 – 2015-07-28
• [学会発表] Synthesis of aliphatic polycarbonate-urethanes with an ether side chain and their blood compatibility (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuki FUKUSHIMA, Yuto INOUE, Andere BASTERRETXA, Haritz SARDON, Kota HONDA, Ayano YOSHIHIRO, Masaru TANAKA
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-05-27 – 2015-05-29
• [学会発表] アンモニウム塩型六員環状カーボネートモノマーの合成と抗血栓性ポリマーへの展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高岡駿矢，岸昂平，田中賢，福島和樹
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-05-27 – 2015-05-29
• [学会発表] 抗血栓性を有する生分解性ポリカーボネートによるポリ乳酸材料の表面改質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 羽賀悠太，本田紘太，太田貴之，井上裕人，田中賢，福島和樹
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-05-27 – 2015-05-29
• [学会発表] Functional Degradable Biomaterials Based on Organocatalysis and Substituted Cyclic Carbonates (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Fukushima, Yuto Inoue, Kohei Kishi, Takayuki Ota, Meng-Yu Tsai, Shunsuke Sato, Kodai Matsuzaki, Masaru Tanaka
  • 学会等名: The 10th SPSJ International Polymer Conference (IPC2014)
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] Synthesis and organocatalytic ring-opening polymerization of cyclic carbonyl monomers with an ether substituent (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki OTA, Meng-Yu TSAI, Kazuki FUKUSHIMA, Masaru TANAKA
  • 学会等名: The 10th SPSJ International Polymer Conference (IPC2014)
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] 抗血栓性を示す生分解性ポリカーボネートを含むポリウレタンの合成と特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上裕人，佐藤千香子，佐々木彩乃，福島和樹，田中賢
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] 生分解性ポリマーの水和に関与する構造因子の解析と抗血栓性への効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 太田貴之，蔡孟諭，井上裕人，福島和樹，田中賢
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] カチオン基含有生分解性ポリマーの抗菌活性と溶血性に対するエーテル構造の導入効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岸昂平，吉弘彩乃，佐藤千香子，井上裕人，田中賢，福島和樹
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] 機能性脂肪族ポリカーボネートを用いたバイオメディカル材料の新展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島和樹
  • 学会等名: 2014高分子学会東北支部研究発表会
  • 発表場所: 日本大学工学部50周年記念館
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
  • 招待講演
• [学会発表] 光架橋させた抗血栓性生分解性ポリカーボネートの特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本田 紘太，井上裕人，田中賢，福島和樹
  • 学会等名: 2014高分子学会東北支部研究発表会
  • 発表場所: 日本大学工学部50周年記念館
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] 脂肪族エステル系ポリマーの抗血栓性と水和に及ぼす構造因子の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島和樹， 蔡 孟諭，太田 貴之，井上 裕人，岸 昂平，田中 賢
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 有機分子触媒を用いた機能性バイオマテリアルの精密合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島和樹，太田 貴之，高岡 駿矢，佐藤 駿祐，松崎 広大，岸 昂平，井上 裕人，田中 賢
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] １級アンモニウム塩とエーテル基を側鎖に含む脂肪族ポリカーボネートの合成と抗菌性能の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岸昂平, 吉弘彩乃, 佐藤千香子, 井上裕人, 田中賢, 福島和樹
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] エーテル置換基を有する環状カルボニル化合物の合成と開環重合 (2014)
  • 著者名/発表者名: 太田貴之, 蔡孟諭, 福島和樹, 田中賢
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] アンモニウム塩型環状カーボネートの合成と置換基導入のための中間体としての利用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高岡駿矢, 岸昂平, 田中賢, 福島和樹
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] 抗血栓性を示す生分解性ポリカーボネートの力学特性の改質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本田紘太, 井上裕人, 田中賢, 福島和樹
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学工学部
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] Blood Compatible Antimicrobial Polymers with Degradable Backbone (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Fukushima, K. Kishi, Y. Inoue, C. Sato, A. Sasaki, M. Tanaka
  • 学会等名: 26th Annual Conference for European Society of Biomaterials (ESB2014)
  • 発表場所: The Liverpool Echo Arena and Convention Centre, UK
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-03
• [学会発表] Facile and practical route to a versatile intermediate of substituted cyclic carbonates offering diverse smart biomaterials (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Fukushima, Kohei Kishi, Shunya Takaoka, Yuto Inoue, Chikako Sato, Masaru Tanaka
  • 学会等名: 248th American Chemical Society National Meeting
  • 発表場所: Hiton San Francisco Union Square, USA
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-14
• [学会発表] ヘルスケアを指向した機能化生分解性ポリマーの展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島和樹，井上裕人，岸昂平，佐藤駿祐 ，松崎広大 ，佐藤千香子 ，吉弘彩乃 ，田中賢
  • 学会等名: 第42回東北地区高分子若手研究会夏季ゼミナール
  • 発表場所: ホテルルーセントタカミヤ（山形市）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-30
• [学会発表] DCS Study of Hydrated Aliphatic Carbonyl Polymer (2014)
  • 著者名/発表者名: Mengyu TSAI，Yuto INOUE，Takayuki OTA，Kazuki FUKUSHIMA，Masaru TANAKA
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [学会発表] 抗血栓性材料脂肪族ポリカーボネートの細胞接着性と生分解性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上 裕人，佐藤 千香子，佐々木 彩乃，福島 和樹，田中 賢
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [学会発表] １級アンモニウム塩を側鎖に含む脂肪族ポリカーボネートの合成と抗菌活性の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岸 昂平，井上 裕人，田中賢，福島 和樹，佐々木 彩乃，佐藤 千香子
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [学会発表] DSC Study of Hydrated Aliphatic Carbonyl Polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: Meng-Yu TSAI, Yuto INOUE, Takayuki OTA, Kazuki FUKUSHIMA, Masaru TANAKA
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
• [学会発表] 抗血栓性脂肪族ポリカーボネートの細胞接着性と生分解性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上裕人・佐藤千香子・佐々木彩乃・福島和樹・田中賢
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
• [学会発表] エーテル基を側鎖に含む脂肪族ポリカーボネートが示す抗血栓性と水和特性の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福島和樹，井上裕人，佐藤千香子，田中賢
  • 学会等名: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀，東京
• [学会発表] 抗血栓性を有する生分解性ポリカーボネート上での細胞接着挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上裕人、佐藤千香子、福島和樹、田中賢
  • 学会等名: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀，東京
• [学会発表] 抗血栓性を有する生分解性ポリカーボネート上での細胞接着挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上裕人・佐藤千香子・佐々木彩乃・福島和樹・田中 賢
  • 学会等名: 2013 高分子学会東北支部研究発表会
  • 発表場所: 東北大学 WPI-AIMR本館2階 セミナールーム
• [学会発表] Biodegradable polycarbonate with an ether side chain for application to blood compatible scaffold (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, K.; Inoue, Y.; Tanaka, M.
  • 学会等名: The 13th Pacific Polymer Conference (PPC13)
  • 発表場所: Grand Hi-Lai Arena, Kaohsiung (高雄，台湾)
• [学会発表] 細胞選択的な組織工学材料への展開を目指した生分解性ポリカーボネートの側鎖修飾 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福島和樹，井上裕人，佐藤千香子，佐々木彩乃，田中賢
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] バイオポリマーの水和構造とダイナミクスに着目 した細胞選別界面の精密設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中 賢・小林 慎 吾・干場 隆志・福島 和樹
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] Antithrombotic biodegradable polycarbonates for regenerative medicines (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, K.; Inoue, Y.; Tanaka, M.
  • 学会等名: 246th ACS National Meeting
  • 発表場所: Hyatt Regency Indianapolis, Indianapolis (USA)
• [学会発表] Functionalization of aliphatic polycarbonates towards application in tissue engineering (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, K.; Inoue, Y.; Tanaka, M.
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [学会発表] エーテル基を側鎖に持つ脂肪族ポリカーボネートの抗血栓性と水和特性の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上裕人・福島和樹・田中賢
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [備考]
  • URL: http://polyweb.yz.yamagata-u.ac.jp/~fukushimagroup
• [産業財産権] 抗菌性ポリマー及びその製造方法並びに用途 (2014)
  • 発明者名: 福島和樹，岸昂平，佐々木彩乃，佐藤千香子，田中賢
  • 権利者名: 福島和樹，岸昂平，佐々木彩乃，佐藤千香子，田中賢
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-097237
  • 出願年月日: 2014-05-08
• [産業財産権] 抗血栓性材料としての生体親和性ポリマー及びその中間体として有用な環状カーボネート並びにその製造方法 (2014)
  • 発明者名: 田中賢，福島和樹，井上裕人，佐藤千香子，佐々木彩乃
  • 権利者名: 田中賢，福島和樹，井上裕人，佐藤千香子，佐々木彩乃
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-02-27
  • 外国
• [産業財産権] 抗血栓性材料としての生体親和性ポリマー (2013)
  • 発明者名: 田中賢，福島和樹，井上裕人，佐藤千香子，佐々木彩乃
  • 権利者名: 田中賢，福島和樹，井上裕人，佐藤千香子，佐々木彩乃
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-111270
  • 出願年月日: 2013-05-27