アパタイト-高分子複合化と微細加工技術を組合せた人工角膜実質の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15300176
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 小林 尚俊 独立行政法人物質・材料研究機構, 生体材料研究センター, 主幹研究員 (90354266)
• 研究分担者: 宮原 裕二 独立行政法人物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・ディレクター (20360399) ; 谷口 彰良 独立行政法人物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主幹研究員 (70256759) ; 大塚 英典 独立行政法人物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主任研究員 (00344193)
• キーワード: 人工角膜 / 微細加工技術 / 有機-無機複合化 / ハイドロキシアパタイト / 生体適合性高分子

研究概要

平成15年度は、光学部分に用いるナノオーダーの構造を制御した、高分子-蛋白質複合体の合成及び辺縁部位に用いる例えば高分子-コラーゲン-アパタイト複合体等の合成とそれら材料の角膜材料としての基礎的なデータ蓄積を行うとともに、材料と細胞の相互作用を解析するために培養細胞を用いた解析実験を開始した。材料表面への各種蛋白、ペプチドを共有結合で導入するための基礎的な検討を行うため、合成高分子であるPVAハイドロゲル表面及び天然高分子であるキトサンの表面へコラーゲン、ラミニンなどの接着性蛋白質、またそれらの活性部位であるRGDS,IKVAV等のオリゴペプチドを表面化学修飾法の研究した。従来法に加えて、材料表面にSH基を導入しSS結合を介したオリゴペプチドの材料表面固定化法を開発した。また、高分子材料の表面修飾剤として高分子量ポリリンゴ酸の合成法を確立した。また、材料-細胞相互作用の詳細な検討のために高分子ハイドロゲル様表面をガラス、金などの基盤表面に構築し、リガンドとして糖鎖分子・アミノ酸などをナノオーダーで配向を制御固定化し、材料の組織適合性、接着性を評価した。リガンド分子の密度に呼応した細胞接着と形態の変化が確認された。これらの高分子-蛋白及びオリゴペプチド複合体と無機物で生体適合性の高いハイドロキシアパタイトの複合化方法を開発した。また、これら表面の生体適合性と接着性の向上を細胞を用いて検討した。その結果、コラーゲン固定化PVAハイドロゲル及アパタイトの複合体に於いては、角膜細胞に対して明らかな親和性が付与された。また、キトサン-オリゴペプチド複合体において神経細胞との親和性の向上を認めた。微細加工技術を利用して強固な固定を実現させるための微細加工技術の基礎的技術開発を行った。

研究成果

• [文献書誌] Tetsuto Kajiyama: "Physicochemical properties of high-molecular-weight poly(α,β-malic acid) synthesized by direct polycondensation"Polymer Bulletin. Vol.50. 69-75 (2003)
• [文献書誌] Tetsuto Kajiyama: "Synthesis of high molecular weight poly(α,β-malic acid) for biomedical use by direct polycondensation"PolymerDegradation and Stability. 81. 525-530 (2003)
• [文献書誌] Masumi Susuki: "Tendon chitosan tube covalently coupled with synthesized laminin peptides facititate nerve regeneration in vivo"Journal of Neuroscience Research. 72. 646-659 (2003)
• [文献書誌] Hidenori Otsuka: "PEGylated Nanoparticles for Biomedical and Pharmaceutical Applications."Adv.Drug Deliv.Rev.. 55. 403 (2003)
• [文献書誌] Hidenori Otsuka: "FUNCTIONALIZED PEG-BRUSH LAYER FOR CONTROLLING PROTEIN AND CELL INTERACTIONS"BIOSURF V- Functional Polymeric Surfaces in Biotechnology, European Cells and Materials. 6. 102 (2003)
• [文献書誌] Hidenori Otsuka: "Polymers at Bio-interface"JOURNAL OF THE SURFACE FINISHING SOCIETY OF JAPAN. 54. 973-979 (2003)
• [文献書誌] Hidenori Otsuka: "Anomalous Binding Profile of Boronic Acid with N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac) in Aqueous Milieu with varying pH : Examination by NMR."J.Am.Chem.Soc.. 125. 3493-3502 (2003)
• [文献書誌] Hidenori Otsuka: "Fusion of Spheroid Engineering and Medical Nano-fiber"SEN'I GAKKAISHI. 59. 8-11 (2003)
• [文献書誌] Hidenori Otsuka: "Spheroid Engineering Based Cell-Polymer Interface Chemistry"REGENERATIVE MEDICINE. 2. 65-74 (2003)
• [文献書誌] Hisatoshi Kobayashi: "Collagen immobilized PVA hydrogel -hydroxyapatite composites for keratoprosthesis"Trans.MRS-J. 6(未定). (2004)
• [文献書誌] Tetsuto Kajiyama: "Improved Synthesis with High Yield and Increased Molecular Weight of Poly(r,a-malic acid) by Direct Polycondensation"Biomacromolecules. 5. 169-174 (2003)
• [文献書誌] 宮原裕二: "マイクロマシンのバイオチップ応用"静電気学会誌. 27. 268-272 (2003)
• [文献書誌] 宮原裕二他: "ナノテクノロジー大辞典"工業調査会. 170-177 (2003)