糖類アモルファスマトリクスのゼロモビリティー温度と不安定物質の半永久的保存

糖类无定形基质的零迁移温度及不稳定物质的半永久保存

• 批准号: 18760594
• 负责人: 今村 維克
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760594/
• 关键词: 糖アモルファス; タンパク質; 安定化; 乾燥; モビリティー; 失活; 水素結合; 赤外線スペクトル; 糖類; 安定化剤; アモルファス; FTIR; ガラス転移温度

糖によって形されたアモルファスマトリクスは,タンパク質などの不安定物質を包括すると,その劣化を抑制する働きがある.この糖類アモルファスマトリクスによる包括安定化作用は,マトリクスを構成する糖分子の状態と密接な関係があると考えられる.従って,室温以下の低温域においては,極めて高度な保存性が期待できる.本研究では,昇温過程における糖分子の赤外線吸収(IR)スペクトルを連続的に測定できる温度操作フーリエ変換赤外分光分析(TS-FTIR)により,-20℃からTg前後の温度域における糖分子間相互作用(水素結合)の形成状態を解析した.すなわち,糖水酸基の伸縮振動に起因するIR吸収帯のピーク波数を温度に対してプロットした.その結果,ピーク波数は温度上昇に伴い高波数側にシフトしていくが,Tgより数十℃低いある温度(T*)においてもピーク波数の増加勾配が顕著に小さくなることが分かった.これより,糖分子間水素結合が極めて安定に存在する温度域(<T*)が存在することが示唆された.また,その温度域の上限(T*)はsucroseで顕著に低く,糖の分子量とともに高くなる傾向が見られた.一方,糖類アモルファスマトリクスの構造エンタルピーの緩和過程を示差走査熱量分析(DSC)により測定し,異なる温度における糖分子のモビリティーを評価・比較した.その結果,上述のT*以下の温度領域では,各糖試料の構造エンタルピーの緩和が認められなかった.さらに,酵素を用いて糖類アモルファスマトリクスで包括したときの失活速度の温度依存性を調べたところ,T*以下では酵素の失活がほとんど生じないことが分かった.以上のことから,T*は糖分子のモビリティーが極端に制限される温度領域の上限値を表しており,この温度以下では極めて高度な包括安定化作用が発現することが明らかとなった.

The sugar content of the volatile substances in the sample was determined by the analysis of the degradation of the sample. The sugar molecules are closely related to each other, including stabilization. The temperature range below room temperature is extremely high and the preservation is expected. In this study, the infrared absorption (IR) spectra of sugar molecules during heating process were measured and analyzed by TS-FTIR in temperature range before and after Tg from-20 ℃. The causes of stretching vibration in the sugar base include IR absorption band, wave number and temperature. As a result, the wavenumber increases with temperature,Tg decreases with temperature (T*), and the wavenumber increases with temperature. The temperature range (<T*) in which water binding between sugar molecules is extremely stable indicates that water binding between sugar molecules exists. The upper limit of the temperature range (T*) of sugar is low, and the molecular weight of sugar is high. On the other hand, the structure of sugar molecules and the relaxation process of sugar molecules were evaluated by differential thermal analysis (DSC). As a result, the temperature range below T* is different, and the structure of each sugar sample is different. In addition, the enzyme uses carbohydrates to inactivate enzymes, including the temperature dependence of the inactivation rate. T* is the highest limit of the temperature range of the sugar molecule, and the highest limit of the temperature range below which the stabilization occurs.

项目成果

True density analysis of a freeze-dried amorphous sugar matrix

• DOI: 10.1002/jps.21202
• 发表时间: 2008-07-01
• 期刊: JOURNAL OF PHARMACEUTICAL SCIENCES
• 影响因子: 3.8
• 作者: Imamura, Koreyoshi;Maruyama, Yoshinobu;Nakanishi, Kazuhiro
• 通讯作者: Nakanishi, Kazuhiro

Temperature Scanning FTIR Analysis of Interactions between Sugar and Polymer Additive in Amorphous Sugar-polymer Mixture.

无定形糖-聚合物混合物中糖与聚合物添加剂之间相互作用的温度扫描 FTIR 分析。

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Pharmaceutical Sciences 97
• 作者: Imamura;K.; Ohyama;K.; Yokoyama;T.; Maruyalna;Y.; Imanaka;H.; Nakanishi;K.
• 通讯作者: K.

糖類複合アモルファスマトリクスの物理的安定性とタンパク質安定化作用

糖复合物非晶态基质的物理稳定性和蛋白质稳定作用

• 发表时间: 2007
• 作者: 横山 徹;木村 佳文;今中 洋行;今村 維克;中西 一弘
• 通讯作者: 中西 一弘

ガラス転移温度〜氷点下における糖類アモルファスマトリクスにおける分子間相互作用および分子運動性の解析

玻璃化转变温度至冰点以下非晶糖基质中分子间相互作用和分子迁移率的分析

• 发表时间: 2007
• 作者: 横山 徹;今村 維克;今中 洋行;中西 一弘
• 通讯作者: 中西 一弘