2014 Fiscal Year Research-status Report
生体組織の力学的適応におけるコラーゲン分子間の力学的相互作用の解明
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26350519
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
山本 憲隆 立命館大学, 理工学部, 教授 (40210546)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 生体分子 / 細胞・組織 / 再生医学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸可溶性 Type I コラーゲン溶液から原線維を再生させ，この過程で起こるコラーゲン分子間の力学的相互作用をQCMを用いて解析するとともに，再生原線維の引張試験と微細構造観察を行った．
温度37℃に設定した恒温槽内に，水晶振動子を装着したウェル型セルを設置した．その後，コラーゲン溶液をセルのカップ部にマイクロピペットを用いて滴下した．次に，再構成用緩衝液を滴下して，コラーゲン原線維を再生させた．得られた周波数の変化量からコラーゲン原線維の再生量を算出した．次に，この水晶振動子を蒸留水で洗浄・乾燥させた後，コラーゲン溶液あるいはコンドロイチン硫酸Bをセルのカップ部に滴下し，水晶振動子上に形成された原線維に吸着する分子の吸着量を得られた周波数の変化量から算出した．さらに，水晶振動子上に再生された原線維の微細構造を原子間力顕微鏡（AFM）を用いて観察した．その結果，コンドロイチン硫酸Bにはコラーゲン原線維とコラーゲン原線維を結合する作用があることが明らかになった．
再生原線維の力学的性質は独自に開発した引張試験システムを用いて調べた．その結果，本実験で得られた直径369±33nm（平均±標準誤差）の再生原線維の引張強度は75.0±40.7MPa，破断ひずみは42.2±10.5％，接線弾性係数は157±38MPaであった．
現有するQCM装置は，溶液をカップ状の容器に滴下して反応させる方式であるので，溶液中のコラーゲン分子や再生された原線維に力学的刺激を与えることはできない．そこで，溶液に流れを与えながらコラーゲン原線維を再生させ，そのときに起こるコラーゲン原線維間や分子間の力学的相互作用を解析するためのQCM装置の開発を進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
酸可溶性 Type I コラーゲン溶液から原線維を再生させ，この過程で起こるコラーゲン分子間の力学的相互作用をQCMを用いて解析するとともに，再生原線維の引張試験と微細構造観察を行った．また，溶液に流れを与えながら原線維を再生させることができるQCM装置の開発も進めており，当初の予定通り研究は順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度に開始したQCM装置の開発を本格的に行い，完成させる．希塩酸で濃度を調整したコラーゲン溶液を送液ポンプを使用して，温度37℃のインキュベーター内に設置した水晶振動子を取り付けたフロー型セルに流し込む．次に，再構成用緩衝液を流してコラーゲン原線維を再生させる．送液ポンプを制御して，流速や流れの方向を変化させて，コラーゲン分子に種々の力学的刺激を加える．得られた周波数の変化量から原線維の再生量や原線維間の力学的相互作用について解析する．
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| Causes of Carryover |
溶液に流れを与えながらコラーゲン原線維を再生することが可能なQCM装置を開発するために，新たにQCM用発振コントロールモジュールと送液ポンプを購入する予定であったが，現有する装置でも使用に問題ないことがわかったので，新たに購入する必要がなくなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
再生された原線維の微細構造を現有する原子間力顕微鏡（AFM）を用いて観察しているが，さらに詳細に調べるために走査型電子顕微鏡（卓上顕微鏡，Miniscope TM3030 Plus）をレンタルして，再生原線維の微細構造観察を行う．
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Research Products
(4 results)
