新規に分子設計した生体適合性高分子の合成とバイオメディカルインターフェイスの構築

新设计的生物相容性聚合物的合成和生物医学界面的构建

基本信息

批准号：
15650083
负责人：
田中賢
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

Poly(2-methoxyethyl acrylate)(PMEA)表面は、細胞に対する活性化が軽微であり、表面に吸着したタンパク質の構造変化が小さいことを明らかにした。PMEA中の水の構造を調べたところ、-100℃からの昇温過程で水のコールドクリスタリゼーション(CC)に由来する発熱ピークが-40℃付近に観測された。一方、生体適合性の劣る高分子ではこのような水の存在は認められなかった。CCとして観測される中間水量が生体適合性に強く影響を及ぼしていることを見いだした。この中間水は、高分子表面の自由水と不凍水との界面に存在し、また、高い分子運動性を有するPMEA鎖に弱く束縛され、低温下でも分子運動性の高い水であることを明らかにした。また、PMEAと同様の中間水を有する生体適合性高分子:poly(tetrahydrofurfuryl acrylate)(PTHFA)、poly[2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate](PEEA)を新規合成した。PEEAおよびその類似体は下限臨界共溶温度を有することがわかった。さらに、高分子溶液を高湿度下でキャストするだけで、孔径の均一な多孔質薄膜が様々な生体適合性材料で作製できることを利用して、その多孔質薄膜の3次元構造制御に成功した。体内埋め込み型治療器具表面にもこの膜を作製することができた。多孔質薄膜表面に粘着テープを張って剥離することによって、剥離破断面(テープ側と基板側)にナノピラー構造を作製した。ナノピラー構造の前駆体となる多孔質薄膜の材質、孔径、膜厚や剥離方法を変えることで、突起の長さや太さ、間隔の制御が可能であった。これらの表面で神経系・消化器系・血管系細胞を培養したところ、正常細胞の増殖性や機能を上昇させることに成功した。一方、がん細胞の増殖性・細胞死を制御できることを見いだした。

结果表明，聚（2-甲氧基乙基丙烯酸酯）（PMEA）表面对细胞的活化作用最小，并且吸附到表面的蛋白质的结构变化也很小。当研究PMEA中水的结构时，在从-100℃加热的过程中，在-40℃附近观察到源自水的冷结晶(CC)的放热峰。另一方面，在生物相容性差的聚合物中没有观察到水的存在。我们发现观察到的 CC 中间水含量对生物相容性有很大影响。这种中间水存在于聚合物表面的自由水和未冻结水之间的界面处，并且与具有高分子迁移率的PMEA链弱结合，表明即使在低温下它也是具有高分子迁移率的水。此外，我们新合成了类似于PMEA的具有中间水的生物相容性聚合物：聚（丙烯酸四氢糠酯）（PTHFA）和聚[2-（2-乙氧基乙氧基）乙基丙烯酸酯]（PEEA）。研究发现 PEEA 及其类似物具有较低的临界共溶温度。此外，利用在高湿度下简单地浇注聚合物溶液即可由各种生物相容性材料制成具有均匀孔径的多孔薄膜的事实，他们成功地控制了多孔薄膜的三维结构。我们还能够在植入式治疗设备的表面上制作这种薄膜。通过将胶带粘贴到多孔薄膜的表面并将其剥离，在剥离的断裂面（胶带侧和基材侧）上形成纳米柱结构。通过改变作为纳米柱结构体前体的多孔薄膜的材料、孔径、膜厚度和剥离方法，可以控制突起的长度、厚度和间距。当神经细胞、消化细胞和血管细胞在这些表面上培养时，它们成功地增加了正常细胞的增殖和功能。另一方面，我们发现癌细胞的增殖和细胞死亡是可以控制的。

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

高分子の自己組織化パターンによる神経細胞の形態制御

通过聚合物的自组织模式控制神经元形态

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
高分子論文集 61(12)
影响因子：
0
作者：
A.Korematsu;T.Furuzono;S.Yasuda;J.Tanaka;A.Kishida;田中賢
通讯作者：
田中賢

Blood Compatibility of Poly(2-methoxyethyl acrylate)-Design of Novel Biointerfaces

聚(丙烯酸2-甲氧基乙酯)的血液相容性-新型生物界面的设计

DOI：
发表时间：
2003
期刊：
Bio-Med.Mater.Eng 60(8)
影响因子：
0
作者：
A.Korematsu;T.Furuzono;S.Yasuda;J.Tanaka;A.Kishida;田中賢;M.Tanaka;M.Tanaka;M.Tanaka;田中賢;M.Tanaka
通讯作者：
M.Tanaka

田中賢: "バイオナノエンジニアリングマテリアル,自己組織化パターン表面の創製と機能,第1編,第8章"株式会社フロンティア出版. 305 (2004)

Ken Tanaka：“Bionano 工程材料、自组装图案表面的创建和功能，第 1 部分，第 8 章” Frontier Publishing Co., Ltd. 305 (2004)