| 研究課題/領域番号 |
15K05638
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| 研究機関 | 大阪成蹊短期大学 |
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研究代表者 |
澤田 和也 大阪成蹊短期大学, 生活デザイン学科, 教授 (50393210)
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| 研究分担者 |
吉村 由利香 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 生物・生活材料研究部, 研究室長 (00416314)
藤里 俊哉 大阪工業大学, 工学部, 教授 (60270732)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ケラチン / 動物繊維 / ナノファイバー / バイオマテリアル |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、未利用のまま大量に廃棄されている動物由来繊維（羊毛や毛髪）から構成タンパク質を抽出して加工した上で、最終目標としてバイオマテリアルに応用することを目的としている。
本研究代表者を含め、現在までの多くの先行研究により、羊毛繊維からケラチンを酸化的・還元的の両手法で効率的に抽出する手段の確立や、その特性評価は多数報告されている。一方、毛髪を構成するケラチンタンパク質は、その分子を特徴付けるジスルフィド結合数の相違、およびメラニン色素の含有量について羊毛と比較して大きな相違が存在する。さらに、このような毛髪由来ケラチンをバイオマテリアルとして応用化するため検証は殆どなされていない。従って、毛髪をバイオマテリアル応用の材料として考えた場合、毛髪由来ケラチンを、その本来の特性（分子量、分子構造）を損なうことなく効率的に抽出し、種々の加工（フィルム化およびナノファイバー化）を施す手段を確立することは極めて重要である。さらに、制作された構造体の物性を、羊毛由来のそれらと比較して検証することも、本研究を進めるための重要な基礎的知見と成り得る。初年度（平成27年度）においては、①ヒト毛髪より構成タンパク質であるケラチンを効率的に抽出し、それらをフィルム化およびナノファイバーとして再生繊維化すること、及び②フィルム化およびナノファイバー化された羊毛・毛髪ケラチンの物性を評価し、両者の特性の相違に関する基礎的知見を得る検討を実施し、更に第2年目（平成28年度）においては以下の3項目に焦点を絞り検討を行った。
③毛髪および羊毛の酸化・還元ケラチンから種々の条件下でのナノファイバーシートの作成。
④抽出ケラチンから作成したナノファイバーシート上での細胞親和性（接着性や増殖性）評価。
⑤抽出ケラチンによるフィルムとナノファイバーの層状複合化。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年次には酸化・還元の両手法によるケラチン抽出を試み、特に毛髪の酸化抽出法では還元法に比べて抽出効率や分子的性質には差が生じることが判明していた。そして、酸化抽出法の諸条件を調整することを試み、分子量の低下無く効率的にケラチンを抽出する手段を見出していた。更に、抽出された酸化・還元両ケラチンのナノファイバー化においても、その抽出源（毛髪か羊毛か）の差において、ナノファイバー形成の状況が異なっていたことから、前記③の検討に着手した。その結果、羊毛由来ケラチンについては、酸化・還元の何れのケラチンにおいても、任意の径を有するナノファイバーを形成させる条件を見出している。一方、毛髪由来ケラチンにおいては、酸化抽出のそれについては上記の羊毛と同様であり、概ねその条件を見出しているのに対し、還元抽出のそれは、ドープ溶液の選択性やその調製条件に極めて敏感に依存しており、現在、その最適条件の検証を継続している。
④の項目においては、羊毛より抽出されたケラチンナノファイバーシートを用い、L929およびC2C12細胞による培養検討を実施し、良好な培養結果を得ている。一方、毛髪由来のそれについては、安定なナノファイバー化の検討と共に、当初課題として挙げていた、メラニン色素を含む成分の影響を確認するため、溶液状態でのケラチンを含む培地での細胞培養への影響を検証した。
⑤の項目においては、安定なナノファイバーが完了している羊毛ケラチンを用いて、フィルムとナノファイバーの層状化を行い、現在その物性を評価している。
以上のように、毛髪由来ケラチンのナノファイバー化においては、その条件設定が極めて複雑であり、それに関連する内容の進行において当初計画よりも若干の遅れが生じているが、他の検討目標項目については、それを計画通りに進行させており、全体として若干の遅れはあるものの、概ね計画通りに研究は進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
3年計画の2年を経過し、前記の通り、毛髪由来の還元抽出ケラチンのナノファイバー化について、詳細な条件設定の検証が継続している。しかし、これは最終目的を達成するための重要な基礎研究であり、今後の研究方策等に変更はなく以下の通りの計画である。
平成29年度：継続している、還元抽出ケラチンのナノファイバー化に関する条件スクリーニングと、それを受けての同材料を用いたフィルムとの複合化検討を継続する。また、当初予定の通り、癒着防止シートとしての評価を行うため、既市販同目的素材と比較しながら、小動物に対する埋入実験と評価を行う。これらの結果をもとに、本研究による材料の改善を図ることを繰り返し、既存同材料を超える特性を得ることを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成28年度は、毛髪由来還元ケラチンのナノファイバー化に関する研究において、その条件スクリーニング段階で想定以上の時間を要している。その為、その後実施するフィルムとの複合化検討において、効率的に作成するための簡易機器の製作を先送りにたしため使用額の変更が生じている。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成29年度は、フィルム・ナノファイバーの複合化のための制作機器を設計すること以外に、通常の汎用試薬以外に、動物実験にかかわる経費が必要なため、その購入に充てる予定である。
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