人工タンパク質による炭酸カルシウム/高分子複合体の構築と構造制御

使用人工蛋白质构建碳酸钙/聚合物复合物并进行结构控制

基本信息

批准号：
17655048
负责人：
加藤隆史
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

物が鉱物を作ることをバイオミネラリゼーションという。代表的なバイオミネラルとして歯や骨、貝殻真珠層や甲殻類の外骨格などがある。我々は本研究において甲殻類(アメリカザリガニ)の外骨格より単離した石灰化に関与するタンパクCAP-1を用いて人工的に炭酸カルシウム/キチン複合体の作製およびその配向制御に成功した。CAP-1の存在下、キチンマトリクス上に炭酸カルシウム結晶を成長させると、一軸に配向した薄膜結晶が成長することを見出した。また、組み換えタンパクや合成オリゴペプチドを用いて対照実験を行い、70残基目のリン酸部位が表面モルホロジーに重要な影響を与えていること、CAP-1中央部にあるキチンと特異的に結合する部位(リバース・リジフォードコンセンサス配列)が、一軸に配向した薄膜結晶の形成に必要であることを見出した。本年度は、巨視的な配向を目指し、液晶性高分子の配向性に着目した。液晶性キチン誘導体のフィルムにせん断を引加して得た配向キチンマトリクスを結晶成長の基板に用いたところ、ポリアクリル酸存在下、内部に長さ80μm、直径10μm程度のロッド状の炭酸カルシウム(カルサイト)がキチンマトリクスの配向に沿って形成した。内部に成長したロッド結晶は、微結晶の集合体であり、さらに結晶c軸をマトリクスの配向にそろえて成長していた。キチンマトリクスの巨視的な配向が炭酸カルシウム結晶成長のテンプレートとして働いた事を示している。すなわち有機・無機双方が配向した新しい複合材料の開発に成功した。

从物质中制造矿物质的过程称为生物矿化。典型的生物矿物包括牙齿、骨骼、贝壳珍珠层和甲壳动物外骨骼。在这项研究中，我们成功地人工制造了碳酸钙/甲壳素复合物，并使用 CAP-1 控制其方向，CAP-1 是一种从甲壳类动物（美洲小龙虾）的外骨骼中分离出来的参与钙化的蛋白质。我们发现，当碳酸钙晶体在 CAP-1 存在的情况下在几丁质基质上生长时，单轴取向的薄膜晶体会生长。此外，我们使用重组蛋白和合成寡肽进行了对照实验，发现第70个磷酸位点对表面形态有重要影响，并且我们发现该位点与CAP-1中心区域的几丁质特异性结合。（反向里吉福德共有序列）是形成单轴取向薄膜晶体所必需的。今年我们重点研究液晶聚合物的取向，瞄准宏观取向。当将通过对液晶甲壳质衍生物的膜施加剪切而获得的取向甲壳质基质用作晶体生长的基材时，在存在下，内部形成棒状碳酸钙(长度约80μm，直径10μm)。聚丙烯酸（方解石）沿着甲壳素基质的方向形成。内部生长的棒状晶体是微晶的聚集体，它们以晶体c轴与基体方向对齐的方式生长。这表明几丁质基质的宏观取向充当了碳酸钙晶体生长的模板。换句话说，我们成功地开发出了一种同时具有有机和无机取向的新型复合材料。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

バイオミネラリゼーションとそれに倣う新機能材料の創製・炭酸カルシウム薄膜

生物矿化及仿生物矿化/碳酸钙薄膜新型功能材料的创造

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂本健;西村達也;加藤隆史
通讯作者：
加藤隆史

Assembled Structures of Nanocrystals in Polymer/Calcium Carbonate Thin Film Composites Formed by Cooperation of Chitosan and Poly(aspartate)

壳聚糖与聚天冬氨酸形成的聚合物/碳酸钙薄膜复合材料中纳米晶的组装结构

DOI：
发表时间：
期刊：
Journal of Polymer Science Part A : Polymer Chemistry (印刷中)
影响因子：
0
作者：
Ayae Sugawara;Akira Oichi;Hiroko;Suzuki;Yuzo Shigesato;Toshihiro Kogure;Takashi Kato
通讯作者：
Takashi Kato

バイオミネラリゼーションとそれに倣う新機能材料の創製・アメリカザリガニ外骨格より単離・精製したペプチドによる炭酸カルシウム結晶成長制御

生物矿化和模仿生物矿化的新型功能材料的创建 - 使用从美国小龙虾外骨骼中分离和纯化的肽控制碳酸钙晶体生长