骨組織の補填と再生を両立・促進する配向コラーゲン/アパタイト複合ナノ構造体の創製

创建定向胶原蛋白/磷灰石复合纳米结构，平衡和促进骨组织的补充和再生

• 批准号: 21J10328
• 负责人: 柴 亜東
• 金额: $ 0.96万
• 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: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10328/
• 关键词: ラビン処理技術; コラーゲンフィブリル; 配向制御

生体内の配向性構造を有する組織は，ナノからマイクロメートルスケールの配向によって機能が発現する場合がある。しかし，この配向構造の形成機構が解明されておらず，生体に類似する高い配向性ナノ構造の模倣が人工的に実現していない。そこで，本研究では，摩擦転写 (ラビング) 処理したポリイミド (PI) 膜の物理・化学的な異方性を利用して，その表面での自己組織化による配向性ナノシリンダー型バイオマテリアルの創製技術の創成に着想した。生体組織の配向構造を模倣し，ラビング処理によって形成したPI膜表面におけるナノシリンダー型バイオマテリアルの配向機構を評価・考察した。ラビング処理強度を変えることでナノグルーブと化学官能基の配向性を有するPI膜を作製し，配向性コラーゲン (Col) フィブリルの一軸配向構造を創製し，Col分子とPI膜の相互作用、Colフィブリルの配向機構及び配向性Colフィブリルへのリン酸カルシウム (CP) 析出について評価・考察した。その結果，ラビング処理強度を変えることでPI膜表面にナノグルーブが形成されることを見出した。特に，ラビング強度が2.4 mの条件下ではPI膜表面にナノグルーブが最も効果的に形成し，高い密度を有する配向性Col フィブリル配向構造の形成を誘導した。Col分子がラビング処理と同方向に吸着・配向し，ラビング処理方向と垂直方向に配向したPI表面のC=O基とCol表面β-Sheetのアミノ基の間に水素結合が生じることでCol分子がPI膜のナノグルーブ内でフィブリル化されたと考察した。さらに，Colフィブリルを擬似体液へ浸漬し，Colフィブリル表面に露出したカルボキシレートイオンをCP形成場としたところ，配向性Colフィブリル表面にCP結晶が析出した。これらの結果から，ラビング処理したPI膜におけるナノグルーブ形成と化学官能基の配向性を利用し，配向性Colフィブリル配向技術を確立し，CP析出を実現した。

在活体中具有方向结构的组织可能由于纳米的千分尺尺度方向而具有功能。但是，这种布置结构的形成机制尚未阐明，并且尚未人为地实现与生物相似的高方向纳米结构的模仿。因此，在这项研究中，处理的聚酰亚胺（PI）膜的物理和化学各向异性被用来创建纳米缸-Type生物材料。模仿生物组织的形成结构，并评估并考虑了由赛车过程形成的PI膜表面上纳米缸-Type生物材料的取向机理。通过更改润滑加工强度，创建了具有纳米山脉和化学功能组方向的PI膜，创建了定向胶原蛋白（Col）纤维的单轴结构，以及Col膜和Pi膜之间的相互作用，Col Fibril。评估并考虑磷酸钙（CP）沉淀到方向机理和方向纤维纤维。结果，发现通过改变赛车加工强度，在PI膜表面形成了NAN凹槽。特别是，在赛车强度的2.4 m下，纳米 - 座状在PI膜表面上最有效，并且诱导具有高密度的高密度COL纤维纤维纤维结构。 Col分子在与摩擦处理方向相同的方向上使用，并且在PI表面上的C = O组与Col表面β-折叠的氨基组之间产生氢结合，这是相同的方向和作用方向被认为是在Pi膜的纳米凹槽中进行的。此外，当将Col原纤维浸入伪体流体中时，将暴露在Col纤维表面的羧酸离子用作CP形成时，将CP晶体在方向的Col Fibrill表面沉淀。基于这些结果，建立了纳米凹槽形成的形成和加工的PI膜中化学官能团的方向，以建立一个方向Col纤维方向技术，并制定了CP。

项目成果

配向性シリカメソ構造体膜へのタンパク質の吸着

蛋白质吸附到定向二氧化硅介观结构膜上

• 发表时间: 2022
• 作者: Ainash Garifullina;Amy Q. Shen;柴 亜東，周 燕ジ，多賀谷 基博;Audisio Tracy Lynn & Bourguignon Thomas;柴 亜東，円子 友理，宮田 真理，多賀谷 基博
• 通讯作者: 柴 亜東，円子 友理，宮田 真理，多賀谷 基博

一軸配向性コラーゲンフィブリル配列技術の開発とリン酸カルシウム析出への展開

单轴取向胶原原纤维排列技术的开发及其在磷酸钙沉淀中的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: Ainash Garifullina;Amy Q. Shen;柴 亜東，周 燕ジ，多賀谷 基博
• 通讯作者: 柴 亜東，周 燕ジ，多賀谷 基博

Mild Reaction of Highly-Oriented Collagen Fibril Arrays with Simulated Body Fluid

高度定向的胶原原纤维阵列与模拟体液的温和反应

• DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.324.166
• 发表时间: 2021
• 期刊: Solid State Phenomena
• 作者: 森田敦也;中山瑞穂;大島浩子;大島正伸;Rachapun Rotrattanadumrong;Audisio Tracy Lynn & Bourguignon Thomas;Yadong Chai，Zizhen Liu，Daichi Noda，Motohiro Tagaya
• 通讯作者: Yadong Chai，Zizhen Liu，Daichi Noda，Motohiro Tagaya

一軸配向コラーゲンフィブリル配列の作製とリン酸カルシウム析出への展開

单轴取向胶原原纤维阵列的制备及磷酸钙沉淀的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Ainash Garifullina;Amy Q. Shen;柴 亜東，周 燕ジ，多賀谷 基博;Audisio Tracy Lynn & Bourguignon Thomas;柴 亜東，円子 友理，宮田 真理，多賀谷 基博;Ainash Garifullina;柴 亜東，周 燕ジ，多賀谷 基博
• 通讯作者: 柴 亜東，周 燕ジ，多賀谷 基博

PEG functionalization effect of silicate-containing hydroxyapatite particles on effective collagen fibrillation with hydration layer state change

含硅酸盐羟基磷灰石颗粒的 PEG 功能化对水化层状态变化的有效胶原纤维化的影响

• DOI: 10.1039/d1cp04768j
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Yamada Shota;Chai Yadong;Tagaya Motohiro
• 通讯作者: Tagaya Motohiro