両性高分子電解質ゲル構造をもつ材料表面の分子設計とその生体組織への粘着

两性电解质凝胶结构材料表面的分子设计及其对生物组织的粘附

基本信息

批准号：
09780805
负责人：
加藤功一
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究で、ある特定の化学組成をもつ両性高分子電解質ハイドロゲル構造の表面が、高い組織粘着性を示すことを見出した。本年度は、その粘着機構を理解するため、ゲルの網目構造および生体分子一両性高分子電解質間の分子間相互作用について詳しく調べ、組織粘着性を向上させるための表面設計指針を明確にすることを目士旨した。まず,両性高分子電解質ハイドロゲルの網目構造を推定するため、ゲルの圧縮弾性率試験ならびに平衡膨潤率測定を行った。その結果、ゲル内部には、反対電荷間の静電的相互作用にもとづく物理架橋構造の存在することが確認された。これによって、組織成分と相互作用する分子鎖濃度が高まるため、高い粘着性を示すものと考えられた。さらに、細胞外マトリックスの主成分であるグリコサミノグリカン鎖とカルボキシル基をもつ高分子電解質とのブレンド物を調製し、その赤外吸収スペクトルを測定した。その結果、両者の間には水素結合が生じ、そのような相互作用が組織粘着性の源であるものと考えられた。次に、ゲルと組織の界面におけるセグメント拡散と接着力発現のダイナミックスについて調べるため、モデル実験系の確立を目指した。すなわち、2つポリマーブラシ表面を作製し、表面間力測定装置を駆使して、これらの表面どうしを数ナノメータの距離にまで近づけ,圧縮されたポリマーブラシの緩和に基く表面間力の変化を経時的に測定することが可能になった。両性高分子電解質ハイドロゲル構造の組織粘着性に関して、その普遍性を確認するため、多糖類およびタンパク質をベースとする両性高分子電解質を用いてハイドロゲルを作製し、その組織粘着性を調べた。ここでも,静電相互作用にもとづくゲル内の物理架橋が組織粘着にとって重要な役割を果たすことが示された。本研究の結果得られた知見を学術論文として公表するため,現在,研究のとりまとめを行っている。

先前的研究发现，具有特定化学成分的两性聚电解质水凝胶结构的表面表现出高组织粘附。为了理解粘附机制，今年我们旨在详细研究凝胶的网络结构以及生物分子单核酸分子之间的分子间相互作用，并阐明改善组织粘附的表面设计指南。首先，为了估计两性聚电解质水凝胶的网络结构，进行了凝胶的压缩模量测试和平衡肿胀比。结果，已经确认存在基于凝胶内部相反电荷之间的静电相互作用的物理交联结构。这增加了与组织成分相互作用的分子链的浓度，因此表现出较高的粘附性。此外，制备了糖胺聚糖链的混合物，它们是细胞外基质的主要成分，并制备了带有羧基的聚合物电解质，并测量了红外吸收光谱。结果，两者之间形成了氢键，人们认为这种相互作用是组织粘性的来源。接下来，我们旨在建立一个模型实验系统，以研究凝胶和组织之间界面上片段扩散和粘附表达的动力学。换句话说，已经有可能制造两个聚合物刷表面并使用地表到表面的力量测量装置使这些表面接近几种纳米的距离，并由于压缩聚合物刷的松弛而导致的地表到表面力的变化随着时间的推移而变化。为了确认两性聚电解质水凝胶结构的普遍性，使用基于多糖的两种糖的聚电解质和基于蛋白质的两性聚电解质和基于蛋白质的聚凝胶制备水凝胶，并检查了其组织粘附。同样，结果表明，基于静电相互作用的凝胶中的物理交联在组织粘附中起重要作用。目前，我们正在汇编这项研究，以便将从这项研究获得的研究结果发布为学术论文。