新規に分子設計した生体適合性高分子の合成とバイオメディカルインターフェイスの構築

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15650083
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 田中 賢 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (00322850)
• 研究分担者: 居城 邦治 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (90221762) ; 下村 政嗣 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10136525)
• キーワード: 生体適合性 / 血液適合性 / 表面 / 界面 / 高分子 / 自己組織化 / バイオマテリアル / 再生医療

研究概要

高分子を溶媒からキャストしてフィルムを作製する過程において、溶媒の蒸発潜熱によって空中の水分が結露し、結露した水滴を鋳型にして非常に規則的な細孔構造を有するハニカム状多孔質フィルムが自発的に形成されることをサブ〜数十ミクロンにいたる幅広い範囲で制御することに成功した。また、この現象は一般的であり、多様な高分子材料、無機物質などに適用することができた。微細突起構造の前駆体となる多孔質薄膜の孔径、膜厚、細孔の3次元構造の制御は、高分子や溶媒の種類、濃度、温度、湿度、基材などのパラメーターを系統的に調べることで行った。細孔の貫通・非貫通や自己支持性薄膜にするための条件を設定できた。様々な多孔質薄膜の表面に粘着テープを張って剥離させることで、基板側およびテープのような湾曲した基材にも微細突起構造体を形成できた。これは、多孔質薄膜の1つの細孔が6本の支柱で支えられた2層構造を有しており、その支柱は中心でくびれた構造をとっているので、力学的強度の弱いくびれ構造の中心部分で2分割されたためと考えられる。前駆体となる多孔質薄膜の孔径と膜厚を変えることで、微細突起の間隔、突起長、高さや先端の寸法が、数ナノ〜数十ミクロンの規則構造体を作製できた。これらのパターン化表面の孔径、膜厚、孔貫通・非貫通、孔の3次元構造制御、ならびに孔径の均一性を特徴とする生体組織再生用の足場としての応用を検討するために、血管系細胞などを培養したところ、微細なパターン構造が、細胞の接着形態、骨格タンパク質の構造、細胞外マトリックスの産生、増殖性、機能発現に影響を与えていることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] M.Tanaka: "Structure of Water Sorbed into Poly(MEA-co-HEMA) Films As Examined by ATR-IR Spectroscopy"Langmuir. 19. 429-435 (2003)
• [文献書誌] M.Tanaka: "Interfacial Molecular Structure Changes in Poly(2-methoxyethyl acrylate) Thin Films Induced by Absorption of Bisphenol A. An Infrared and Sum Frequency Generation (SFG) Study"Macromolecules. 36. 5694-5703 (2003)
• [文献書誌] M.Tanaka: "Preparation of honeycomb patterned polyimide films by self-organization"Langmuir. 19. 6297-6300 (2003)
• [文献書誌] M.Tanaka: "Blood Compatibility of Poly(2-methoxyethyl acrylate) - Design of Novel Biointerfaces"Koubunshi Ronbunshuu. 60(8). 415-427 (2003)
• [文献書誌] M.Tanaka: "Effect of water structure on blood compatibility - Thermal analysis of water in poly(meth) acrylate -"J.Biomed.Mater.Res. 68A(4). 684-695 (2004)
• [文献書誌] M.Tanaka: "Bisphenol QCM and IRRAS Characterization of Bisphenol A Absorption in the Poly(acrylate) Thin Films"Anal.Chem. 76. 788-795 (2004)
• [文献書誌] 田中 賢: "バイオナノエンジニアリングマテリアル,自己組織化パターン表面の創製と機能,第1編,第8章"株式会社フロンティア出版. 305 (2004)