チタン及びチタン合金表面に化学修飾された蛋白質薄膜による細胞接着性の制御

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インプラント用金属材料の表面を機能化し、生体適合性のある表面を得るために、金属表面を生理機能を有するタンパク質で化学修飾する方法を検討した。本研究では、インプラント用金属材料として純Ti及びNiTi形状記憶合金を用い、その表面に接着性タンパク質として知られるフィブロネクチンをシッフ塩基結合法により固定化した。即ち、合金表面をγ-aminopropyltriethoxysilaneで処理して表面にアミノ基を導入し、タンパク質側鎖のアミノ基と二官能性のアルデヒドを用いて架橋結合させることによりフィブロネクチンを合金表面に結合させた。フィブロネクチンで化学修飾した合金の表面構造をX線光電子分析装置で分析するとともに、表面に固定化されたフィブロネクチンの量をフルオレサミンを用いた蛍光法により定量した。また、化学修飾した合金上における細胞の動態をヒト歯肉由来線維芽細胞を用い、α-MEM培養液中で合金表面に付着した細胞の形態を観察することにより評価した。合金表面の分析及び固定化されたタンパク質の定量結果から、フィブロネクチンは合金表面に結合したシランカップリング剤と架橋剤であるアルデヒドにより表面に固定され、ほぼ単分子層を形成していることが明らかとなった。また、フィブロネクチンを表面に修飾した合金上では、研磨状態の合金と比較して、線維芽細胞はより多くのFilopodiaを形成しながら扁平に伸展しており、細胞の伸展活性が高められていることが明らかとなった。従って、シッフ塩基結合法により合金表面にフィブロネクチンをその生理活性を失うことなく安定に固定化できることが確認された。以上の結果より、機能性タンパク質を金属表面に修飾し、金属-細胞間の相互作用を制御することにより、バイオアクティブな金属インプラントの開発が可能であることが示唆された。