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コラーゲン分子の非接触ナノ力学特性解析による骨質劣化の定量評価

研究課題

研究課題/領域番号 26350493
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関北海道大学

研究代表者

佐々木 直樹  北海道大学, 先端生命科学研究院, 名誉教授 (40142202)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード生体力学 / X線回折 / 最終糖化産物 / ペントシジン / コラーゲン分子 / 赤道線反射 / 応力緩和 / 骨強度 / 骨質 / コラーゲンマトリックス / 部分加水分解 / Debye-Waller 因子 / 緩和弾性率 / 動的弾性率 / 骨コラーゲン分解 / 糖化最終産物 / 非酵素的架橋 / Debye-Waller因子 / 動的粘弾性
研究成果の概要

加齢骨のモデル物質として、糖化処理骨の力学特性・構造研究を行った。糖化処理は成形したウシ大腿緻密骨試料を、グルコースを含むリンゲル液中で3日から28日間インキュベートした。最終糖化産物の目安として、骨コラーゲンに含まれるペントシジン(PS)量を定量した。PS量は14日目くらいで急激な増加をみせ、28日目では飽和に近づき、微増となった。PS量の増加に伴い、コラーゲン線維中のコラーゲン分子のパッキングに変化は見られていないが、骨コラーゲンヘリックス中のポリペプチド鎖のパッキングに大きな乱れが生じているのが見いだされた。これが骨の巨視的力学特性を劣化させていることが分かった。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Determination of the elastic modulus of b-lactoglobulin amyloid fibrils by measuring the Debye-Waller factor.2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sasaki, Yuna Saitoh, Rajesh Kumar Sharma, Kazuya Furusawa
    • 雑誌名

      International Journal of Biological Macromolecules

      巻: 92 ページ: 240-245

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2016.07.011

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of the evaluation system for barrier function of engineered epithelial lumens2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Furusawa, Takeomi Mizutani, Naoki Sasaki
    • 雑誌名

      Regenrative Therapy

      巻: 3 ページ: 82-89

    • DOI

      10.1016/j.reth.2016.02.010

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of multichannel collagen gels in construction of epitherial lumen-like engineered tissues.2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Furusawa, Takeomi Mizutani, Hiromi Machino, Saki Yahata, Akimasa Fukui, Naoki Sasaki
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials

      巻: 1 号: 7 ページ: 539-548

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.5b00003

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Morhplogy and properties of globular polymeric materials in the solid state: A composite material of DNA with a cationic surfactant2015

    • 著者名/発表者名
      Emmanuel C. Ossai, Yuka Tomimori, Shota Ohki, Koki Okada, Takeshi Yonekura, Kazuya Furusawa, Naoki Sasaki
    • 雑誌名

      Journal of Polymer Science, Part B: Ploymer Physics

      巻: 54 ページ: 730-738

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of a flow field on amyloid fibrillogenesis in a beta-lactoglobulin solution2014

    • 著者名/発表者名
      Rajesh Kumar Sharma, Kazuya Furusawa, Akimasa Fukui, Naoki Sasaki
    • 雑誌名

      Journal of Biological Macromolecules

      巻: 70 ページ: 490-497

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2014.06.034

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 熱処理によるDNA-CTAグロビュラー固体の構造変化2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木直樹、米倉岳志、古澤和也
    • 学会等名
      第64回レオロジー討論会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Morphology and properties of globular DNA cationic surfactant complex materials in the solid state.2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sasaki
    • 学会等名
      The 15th International Congress on Rheology
    • 発表場所
      Kyoto Terrsa (京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-08-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 複合材料の成分選択的力学定数計測2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木直樹
    • 学会等名
      第50回高分子学会北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-01-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチチャネルコラーゲンゲルを用いた三次元再生組織の構築2015

    • 著者名/発表者名
      古澤和也,福井彰雅,佐々木直樹,土井雅之
    • 学会等名
      第63回レオロジー討論会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 応力緩和実験によって引き起こされる骨の構造・力学特性の不可逆変化2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木直樹, 原口和也, 古澤和也
    • 学会等名
      第63回レオロジー討論会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] グロビュラー高分子フィルムの物性に及ぼす熱処理の効果2015

    • 著者名/発表者名
      米倉岳志,古澤和也, 佐々木直樹
    • 学会等名
      第63回レオロジー討論会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] A novel method for determining elastic constants of biological materials: The Debye Waller factor measurements2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sasaki, Hideki Shirakawa, Tsutom Nozoe, Yuna Saitoh, Kazuya Furusawa
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Hokkaido University(Sapporo, Hokkaido)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチチャネルコラーゲンゲルの形態形成機構に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      古澤和也、杉山晃一、福井彰雅、佐々木直樹
    • 学会等名
      第38回日本バイオレオロジー学会年会
    • 発表場所
      学術総合センター(東京都千代田区)
    • 年月日
      2015-06-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 線形領域の歪負荷による骨の構造・力学特性変化2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木直樹、原口和也、古澤和也
    • 学会等名
      第38回日本バイオレオロジー学会年会
    • 発表場所
      学術総合センター(東京都千代田区)
    • 年月日
      2015-06-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] グロビュラー高分子フィルムの物性に及ぼす熱処理の効果2015

    • 著者名/発表者名
      米倉岳志、古澤和也、佐々木直樹
    • 学会等名
      第64回高分子学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Role of collagen in bone mechanical integrity2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sasaki
    • 学会等名
      15th International Congress of Biorheology
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 骨組織の構造、骨形成に及ぼす物理刺激効果2014

    • 著者名/発表者名
      佐々木直樹
    • 学会等名
      第3回日本MRS講演会
    • 発表場所
      横浜市開講記念館(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA-CTAグロビュラー高分子固体の応力緩和特性に及ぼす吸着水の効果2014

    • 著者名/発表者名
      岡田昂樹、Ossai, C. Emmanuel, 古澤和也、福井彰雅、佐々木直樹
    • 学会等名
      第62回レオロジー討論会
    • 発表場所
      福井市地域交流プラザ(福井県福井市)
    • 年月日
      2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 異方性DNAゲルの薬剤徐放挙動について2014

    • 著者名/発表者名
      安井憲、佐々木直樹、古澤和也
    • 学会等名
      第62回レオロジー討論会
    • 発表場所
      福井市地域交流プラザ(福井県福井市)
    • 年月日
      2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 海綿骨の粘弾性特性;材料特性と構造特性2014

    • 著者名/発表者名
      上田和貴、佐々木直樹、古澤和也
    • 学会等名
      第62回レオロジー討論会
    • 発表場所
      福井市地域交流プラザ(福井県福井市)
    • 年月日
      2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチチャネルコラーゲンゲルを用いた再生肝組織の構築と細胞の浸潤2014

    • 著者名/発表者名
      古澤和也、福井彰雅、佐々木直樹
    • 学会等名
      第62回レオロジー討論会
    • 発表場所
      福井市地域交流プラザ(福井県福井市)
    • 年月日
      2014-10-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] DNA分子-陽イオン界面活性剤相互作用に及ぼす塩濃度の効果2014

    • 著者名/発表者名
      大木翔太、佐々木直樹、古澤和也
    • 学会等名
      第62回レオロジー討論会
    • 発表場所
      福井市地域交流プラザ(福井県福井市)
    • 年月日
      2014-10-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] How is structural hierarchy in bone tissue reflected on its mechanical properties?2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sasaki
    • 学会等名
      7th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Hynes Convention Center (Boston, Massachusettes, USA)
    • 年月日
      2014-07-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチチャネルコラーゲンゲルを用いた上皮管腔組織の構築2014

    • 著者名/発表者名
      古澤和也、町野ひろみ、福井彰雅、佐々木直樹
    • 学会等名
      第37回日本バイオレオロジー学会
    • 発表場所
      さいたま市大宮ソニックシティ(埼玉県さいたま市)
    • 年月日
      2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 異方性DNAゲルの形成動力学と構造制御2014

    • 著者名/発表者名
      古澤和也、福井彰雅、佐々木直樹
    • 学会等名
      第37回日本バイオレオロジー学会
    • 発表場所
      さいたま市大宮ソニックシティ(埼玉県さいたま市)
    • 年月日
      2014-06-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] beta-lactoglobulinアミロイド・ナノ粒子とゲル化2014

    • 著者名/発表者名
      佐々木直樹、山下聡一、古澤和也
    • 学会等名
      第37回日本バイオレオロジー学会
    • 発表場所
      さいたま市大宮ソニックシティ(埼玉県さいたま市)
    • 年月日
      2014-06-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] Nano/Micro Science and Technology in Biorheology2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sasaki (分担執筆: 第3章担当), T. Dobashi, R. Kita (編集)
    • 総ページ数
      443
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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