Development of anti-infective nanoparticles with an external stimulation

具有外部刺激的抗感染纳米颗粒的开发

基本信息

批准号：
22K12829
负责人：
古薗勉
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kindai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12829/
关键词：
ハイドロキシアパタイトチタンナノ粒子抗菌性

项目摘要

在宅人工臓器治療（在宅透析・補助人工心臓）を推進する上で懸念されるのがデバイス感染症である。本研究課題では、生体親和性と抗感染性の相反する機能の両立を目指した新規ナノ材料の開発を行うことを目的とする。具体的には、生体親和性に優れるハイドロキシアパタイト(HAp)に触媒活性を付与したチタン(Ti)イオン置換型HApナノ粒子、さらに触媒活性を高めた酸化チタン(TiO2)/HApハイブリッドナノ粒子の製造技術の創出、およびナノスケール界面コーティングを可能とする新規な抗感染性ナノ粒子・高分子複合材料の開発する。触媒活性の向上にはHAp構造中へのTiイオン置換率の向上、並びにTiO2/HApハイブリッドナノ粒子の合成は不可欠であることから、添加試薬濃度の変更や仮焼温度の制御により目的物質の合成法を確立する。これら材料特性の異なるナノ粒子を得た後、詳細な物性および生物学的評価を行うことにより生体親和性と抗感染性が最適化されたナノ粒子の選定を行い、抗感染性デバイスコーティング用ナノ粒子としての有用性を明確化することを目的とする。本研究課題の初年度における実験計画では、以下の3項目の達成を目的とした。（1）Ti置換率の異なる高分散性・高結晶性Ti-HApナノ粒子の調製、（2）各種分析法を用いたナノ粒子キャラクタリゼーション、および（3）抗菌性の評価である。その結果、（1）結晶構造を維持可能な600 ℃仮焼で、Ti置換率30%のTi-HApが調製可能であった。さらにTi仕込み比を増やすと、結晶性TiO2が混入することが判明した。（2）X線回折、フーリエ変換赤外分光法、および誘導結合プラズマ発光分光分析装置等を用いて評価することにより、TiO2を含まないTi-HApナノ粒子を得られたことが確認された。（3）病原性細菌を用いた光照射実験により、比較対象に比較して有意な抗菌性が認められた。

在推广家庭人工器官治疗（家庭透析/辅助人工心脏）时，设备感染是一个值得关注的问题。该研究项目的目的是开发一种具有生物相容性和抗感染矛盾功能的新型纳米材料。具体来说，我们将生产具有优异生物相容性的羟基磷灰石（HAp）中添加了催化活性的钛（Ti）离子取代HAp纳米颗粒，以及进一步增强催化活性的氧化钛（TiO2）/HAp杂化纳米颗粒。新技术并开发新型抗感染纳米粒子/聚合物复合材料，以实现纳米级界面涂层。为了提高催化活性，必须提高HAp结构中Ti离子的取代率，合成TiO2/HAp杂化纳米粒子，因此可以通过改变添加试剂的浓度并控制制定煅烧温度规律。在获得具有不同材料特性的纳米颗粒后，我们进行了详细的物理特性和生物学评估，以选择具有优化的生物相容性和抗感染特性的纳米颗粒，目的是阐明其作为颗粒的有用性。本研究项目第一年的实验计划旨在完成以下三项任务。 (1)制备具有不同Ti取代比的高分散性和高结晶性Ti-HAp纳米粒子，(2)使用各种分析方法表征纳米粒子，(3)抗菌性能评价。结果，（1）通过在600℃下煅烧可以制备Ti取代率为30%的Ti-HAp，并且保持了晶体结构。结果发现，当Ti负载率进一步增加时，会混入结晶TiO2。 (2)通过使用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法进行评价，证实获得了不含TiO 2 的Ti-HAp纳米粒子。 (3)在使用病原菌的光照射实验中，与比较对象相比观察到显着的抗菌性能。