再生医療への応用を目指したケラチンを基本材料とする生体適合性材料の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680950
• Research Institution: OSAKA CITY UNIVERSITY
• Principal Investigator: 田辺 利住 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20315972)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 立花 亮 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (80305614) ; 山内 清 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00047325)
• Keywords: ケラチン / 生体適合性材料 / スポンジ / 圧縮成型 / 固定化担体 / 徐放化 / 細胞支持体 / 再生医療

Research Abstract

1.ケラチンはシステイン残基に富むことを特徴とする。羊毛より抽出した還元型ケラチンを凍結乾燥すると、システイン残基の空気酸化によりS-S結合が形成され非水溶性のケラチンスポンジが得られるが、なおフリーのSH基もスポンジ上に残存していることが確認された。このフリーSH基に生物活性分子としてリゾチームを固定化することを試みた。二官能性の架橋剤としてSPDPとSulfo-SMCCを用いた。SPDPはS-S結合で、Sulfo-SMCCはS-C結合でケラチンスポンジとリゾチームをつなぐ。どちらの架橋剤を用いてもケラチンスポンジのSH基にリゾチームが固定化された。スポンジ上でのリゾチームの安定性を調べたところ、S-Cを介して結合したリゾチームは中性緩衝液中3ヶ月以上安定であったが、S-S結合を介して結合したリゾチームは徐々に放出され21日目にはスポンジ上の活性は消失した。このように、ケラチンスポンジは架橋剤を選択することで、生物活性分子の安定固定化担体にも、徐放化器材にもなり得ることが示唆された。
2.還元ケラチン水溶液をキャストして得られるフィルムは、強度が充分でなくグリセロールの添加やキトサンとの複合化により使用可能なフィルムを得てきた。ケラチンだけで強度を有するフィルムを得るため、還元ケラチン粉末の圧縮成型によるフィルムの作製を試みた。その結果、S-sulfo型ケラチンに等量の水-エタノール(1:9)を加え120℃で圧縮成型を行なうことで、ケラチンだけからなる強度、透明性並びに非水溶性を有するプラスチック様のフィルムを得ることができた。本フィルム上においてマウス線維芽細胞は良好に接着し増殖した。

Research Products

• [Publications] Ayako Kurimoto: "Keratin Sponge : Immobilization of Lysozyme"J.Biosci.Bioeng.. 96・3. 307-309 (2003)
• [Publications] Kazunori Kato: "Preparation and Property of Keratin-Poly(vinyl-alcohol) Blend Fiber"J.Appl.Polym.Sci.. 91・2. 756-762 (2004)
• [Publications] Kazunori Kato: "Preparation and physicochemical properties of compression-molded keratin films"Biomaterials. 25・12. 2265-2272 (2004)
• [Publications] Toshizumi Tanabe: "Fabrication and characterization of chemically crosslinked keratin films"Mater.Sci.Eng.C. (In press). (2004)