Development of Evaluation System by Analyzing Molecular Mechanical Adaptation Function of Biomimetics Material

仿生材料分子力学适应功能评价体系的开发

• 批准号: 08555029
• 负责人: NAKAMACHI Eiji
• 金额: $ 4.1万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08555029/
• 关键词: biomimeticsmaterial; biomaterial; remodeling; self-recovering function; bio-tissue; molecular mechanics analysis; molecular dynamics analysis; muscle and bone tissues; 筋・骨細胞; バイオミメティックス; 筋細胞; 骨細胞

In this research, the evaluation system by analyzing molecular mechanical adaptation function of the bioimmetics material has been developed. The main results of this research is the development of analytical tool to evaluate the mechanical function of muscle and bone tissue, by employing the molecular mechanics(MM) and molecular dynainics(MD) simulations. We investigate the conformations -3-D atom coordinates - at the minimum potential energy of the acto-rnyosin hyper-molecular system and the collagen-hydroxyapatite(HAP) complex molecule. From the comparison between the actomyosin(normal model) and off-peptidebonding of actomyosin both with ATP , the role of ATP was confirmed for the structure stability and activation to motivate the relative sliding motion, which generate the muscle contraction in case of the normal model. The values of isothermal compressibility obtained by the molecular structure analysis shows good agreement with the experimental one.MM and MD analyses of the collagen-HAP complex molecule, by employing the cross-linking and off-bonding of collagen fibrils, shows that the cross-link of the collagen fiber cause the higher mode fluctuation at the molecular level and might activate the formation of the bone tissue in the remodeling cycle.

在这项研究中，已经开发了通过分析生物原料材料的分子机械适应功能的评估系统。这项研究的主要结果是开发分析工具，通过采用分子力学（MM）和分子对付者（MD）模拟来评估肌肉和骨组织的机械功能。我们在侵蚀蛋白超分子系统和胶原蛋白 - 羟基磷灰石（HAP）复合物分子的最小势能下研究了构象-3-d原子坐标。从肌动蛋白（正常模型）与ATP的肌动蛋白的外肽边缘之间的比较中，ATP的作用得到了结构稳定性和激活的作用，以激发相对滑动运动，这在正常模型的情况下会产生肌肉收缩。通过分子结构分析获得的等温可压缩性值通过采用胶原蛋白原纤维的交联和离线来表明，胶原蛋白纤维的交联和离线表明，胶原纤维的交叉链接在胶原蛋白纤维的跨链接中，胶原蛋白纤维的交叉链接会导致较高的模式波动层，并可能导致对骨的形成型骨骼的较高循环，从而表明胶原蛋白原纤维的交联和离线良好。

项目成果

Yoshiaki Hirano, Kiyonobu Madenokouji, Akio Nakajima, Masahito Oka, and Toshio Hayashi: "Synthesis and evaluation of cell-attachment activity of RGDS-related molecules" Transactions of the Materials Research Society of Japan. Vol.20. 9-12 (1996)

Yoshiaki Hirano、Kiyonobu Madenokouji、Akio Nakajima、Masahito Oka 和 Toshio Hayashi：“RGDS 相关分子的细胞附着活性的合成和评估”日本材料研究学会汇刊。

粟津邦男, 仲町英治: "骨格筋細胞の適応機能評価に関する基礎的検討" 日本バイオレオロジー学会誌. 12-4. 255-258 (1998)

Kunio Awazu，Eiji Nakamachi：“骨骼肌细胞适应性功能评估的基础研究”日本生物流变学会杂志12-4（1998）。

仲町英治, 山田哲也: "生体高分子アクトミオシン系の運動機構解明のための分子シミュレーション" 日本機械学会講演論文集. 984-1. 4-13-4-14 (1998)

Eiji Nakamachi、Tetsuya Yamada：“阐明生物聚合物肌动球蛋白系统运动机制的分子模拟”日本机械工程师学会会议记录 984-1（1998）。

Nakamachi.E. 他2名: "Study of Formation-Resorption Cycle of Collagen-Hydroxyapatite Complex by Atomic Simulation" Abstracts of the III World Congress of Biomechanics. 310a- (1998)

Nakamachi.E. 和其他 2 人：“通过原子模拟研究胶原蛋白-羟基磷灰石复合物的形成-吸收循环”第三届世界生物力学大会摘要 310a-（1998 年）。

仲町英治、下津宏之: "筋収縮制御タンパク室トロポニンCの分子力学解析" 日本機械学会論文集(C)編. (掲載予定). (1997)

Eiji Nakamachi、Hiroyuki Shimotsu：“肌钙蛋白 C 的分子动力学分析，一种调节肌肉收缩的蛋白质室”，日本机械工程师学会论文集（C）编辑（即将出版）。