Development of innovative artificial bone with drug release ability using photoresponsivity of carbon dots

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申請者らは、炭素原子のみから構成される新素材であるカーボンナノ物質（CNMs）を用いた生体材料の開発を目的に研究を行い、CNMsの高い骨組織適合性、チタンへの表面修飾、薬剤の担持の可能性について報告してきた。本研究においては、CNMsの一つであるカーボンドット (以下CD)に着目し、CDへの薬剤担持と光照射による放出制御、さらにリン酸カルシウムセラミックスへの担持を目的とした。CDは、その高い生体適合性と生分解性から、幅広い用途、特にバイオメディカル領域で新しい炭素材料としての応用が期待されている。本年度においては、光照射による薬剤の放出制御の方法を検討するため、CNMsの一種であるカーボンナノホーン (CNHs)にヒアルロン酸（HA）を介して抗菌剤であるミノサイクリン（MC）を結合し（CNHs-HA-MC複合体）、光照射によるMCの放出制御方法を開発し、抗菌性について検討した。CNHs-HA-MC複合体に近赤外光照射を行うことでMC単独と同等、もしくはより強い抗菌性を得ることが可能であった。これは、光熱効果によってCNHsから放出したMCの静菌作用とCNHsの発熱によるものと示唆された。リン酸カルシウム系セラミックスへのCNHsの吸着についても条件設定を行い、CNHsを安定して吸着することができた。CDについては、研究協力者であるA.Bianco博士とディスカッションを行い、同博士は、MCの化学修飾が可能な赤色発光性のCDを合成し、MCとの複合について検討を行っている。