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骨組織の補填と治療を両立するメゾ多孔質シリカ／水酸アパタイト複合ナノ結晶の創製

制备与骨组织替代和治疗相容的介孔二氧化硅/羟基磷灰石复合纳米晶体

基本信息

批准号：
19J21315
负责人：
山田翔太
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに，水酸アパタイト (HAp) にケイ酸を含有した粒子 (SiHAp) を創製し，粒子表面にポリエチレングリコール (PEG) の修飾を行うことで，粒子表面の中間水成分割合の増加とコラーゲン (Col) 吸着状態の変化が見られた。そこで本年度は，SiHAp粒子表面にPEGを複数の濃度で修飾し，水和状態とCol吸着状態の関係性を評価・考察した。PEG修飾量の増加に伴いColとSiHAp粒子の接触を防ぐ中間水の成分割合が減少し，水分子のO－H伸縮振動の非対称性が増加した。さらに，Col吸着状態を水晶振動子マイクロバランス測定装置 (QCM-D, Quartz Crystal Microbalance with Dissipation) にて測定した結果，PEG修飾により，Colの吸着開始から32～34分でエネルギー散逸変化量が劇的に増加し，Col分子同士が架橋反応して生体内で普遍的に存在するColの三重螺旋構造が形成する現象 (フィブリル化) が起きたことが示唆された。また，QCM-Dによる吸着Colの粘弾性物性と，フーリエ変換型赤外分光光度計によるタンパク質二次構造の解析から，水分子のO－H非対称伸縮振動の成分割合の増加に伴うColのフィブリル化の促進が示唆され，SEMによる形態観察から，実際にColのフィブリル化が促進されている様子が観察され，水和層の水分子のO－H伸縮振動の非対称性が増加するにつれて，Colのフィブリル化も促進されるという関係性を見出した。また，PEGを修飾していないSiHAp粒子では，中間水の成分割合が増加し，水分子のO－H対称伸縮振動成分の割合も増加し，フィブリル化が抑制される傾向が見られた。これらの結果から，HAp粒子表面の水和状態がColのフィブリル化にとって重要なパラメータであることを見出した。

In the past year, the formation of SiHAp particles and the modification of PEG particles on the surface of SiHAp particles have increased the separation and adsorption of Col particles. This year, the relationship between PEG concentration and adsorption state of SiHAp particles was investigated. The increase of PEG modification is accompanied by the decrease of the contact between Col and SiHAp particles, and the increase of the asymmetry of O-H stretching vibration of water molecules. Col adsorption state crystal oscillator measuring device (QCM-D, Quartz Crystal Microbalance with Dissipation) The results showed that PEG modification resulted in a significant increase in the amount of Col released from 32 to 34 minutes after adsorption. Col molecular homologies are common in organisms, and the formation of Col triple helix structures is a phenomenon that has been demonstrated by the existence of Col triple helix structures. In addition, the viscosity properties of Col adsorbed by QCM-D, the secondary structure of Col adsorbed by QCM-D, the increase of the composition and combination of O-H asymmetric stretching vibration of water molecules, and the promotion of Col adsorbed by QCM-D were observed by SEM, and the promotion of Col adsorbed by QCM-D was observed by SEM. The asymmetry of O-H stretching vibration of water molecules in water and water layers is increased, and the relationship between Col and O-H stretching vibration is shown. In addition, PEG modification of SiHAp particles increases the composition and combination of intermediate water molecules, increases the separation and combination of O-H symmetric vibration components of water molecules, and suppresses the tendency of fluorescence. As a result, the surface water and state of HAp particles are changed from Col to Col.