機能分子電着固定による金属系生体機能マテリアルの創出

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ステントなどの循環器系デバイスや診断チップに金属材料が組み込まれた場合、金属表面には血小板が粘着および凝集し、これらは血栓形成の起点となる。また、人工関節や脊椎固定器具などに使用されている金属表面には、単に細菌が付着するだけでなく、バイオフィルムが形成され、これらは感染症を引き起こす原因となる。これらの生体反応はすべて、インプラント表面で初期に吸着するタンパク質を介して起こる。したがって、タンパク質吸着を抑制するポリエチレングリコール(PEG)の材料表面への固定化が有効であると考えられており、我々は電着および浸漬によるチタン(Ti)表面へのPEG固定化を試みた。本研究では、Ti表面へのPEG固定化に影響を及ぼす因子を明らかにした上で、PEG電着Ti表面の血小板粘着特性およびバイオフィルム形成能を評価した。PEG固定化量は、電着の場合、金属表面水酸基量に、浸漬の場合、金属酸化物の比誘電率に依存することが明らかになった。Ti表面に電着固定したPEG分子は、未処理Tiおよび浸漬PEG固定Tiと比べて、血小板粘着およびフィブリンネットワークの形成を抑制した。また、この表面は、口腔内細菌のS.gordoniiの付着を抑制し、う蝕原因菌であるS.mutansによるバイオフィルム形成の剥離性向上に寄与した。双性イオン性PEG分子を介してペプチド配列(RGD)を固定化したTi表面は、未処理のTiと比較して骨芽細胞様細胞の接着を促進し、血小板の粘着を抑制した。本研究で使用した電着は金属全般に有効であり、水溶液中で電荷をもつ全ての生体分子に対して応用可能な技術である。