キチンを用いたバイオミメティック複合材料の開発

利用甲壳素开发仿生复合材料

基本信息

批准号：
04F04160
负责人：
杉山淳司
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

バクテリアセルロースにCa_<10>(PO_4)_6(OH)_2.骨や歯などの硬組織を構成するアパタイト(結晶構造物).を形成させる条件について詳細に検討した。大きく分けて2つの方法を用いてアパタイトを形成させることができた。一つはpH7.4、30℃という生理的な条件で、ヒトの体液のほぼ1.5倍のイオン濃度を有する溶液(1.5 SBF:simulated body fluid)に数日から数週間浸ける方法で、もう一つの方法は適当な濃度のカルシウム溶液とリン酸溶液を混合する方法である。特に前者については、全反射フーリエ変換赤外分光法(ATR-FTIR)ならびに誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-AES)で基質であるセルロースと形成されるアパタイトについて検討した。その結果、アパタイトの形成過程において,初期にセルロース表面に結晶化するamorphous calcium phosphate(ACP)あるいはoctacalcium phosphate(OCP)存在が示唆された。また堆積物の形態を走査型電子顕微鏡ならびに透過型電子顕微鏡により調べたところ、薄い平板状の構造体が会合する結果1から3マイクロメートルの半球状の析出物となることが分かった。2,2',6,6'-teramethylpiperidine N-oxyl(TEMPO)処理により、セルロース表面の6位の水酸基をカルボキシル基と替えた場合は、アパタイトの核形成を促進させることが分かった。その場合、セルロース表面の至る所に核形成の拠点ができ、さらに結晶化速度が速いために、サイズの小振りなアパタイトが形成されることが分かり、セルロースのTEMPO処理を適度に行うことによって、形状や形成速度を制御出来ることが見いだされた。

在细菌纤维素中详细检查了形成构成硬组织（例如骨骼和牙齿）的磷灰石（晶体结构）的条件。可以使用两种广泛的方法形成磷灰石。一种是一种在pH 7.4和30°C（1.5 SBF）下的离子浓度大约1.5倍的溶液中浸泡的方法（1.5 SBF），其离子浓度约为人体液体的1.5倍，而另一种方法则是在适当浓度的钙溶液和磷酸溶液中混合钙溶液。特别是，检查了前者的磷灰石，该磷灰石是由总反射傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）形成的。结果，建议在磷灰石形成过程中开始时在纤维素表面上结晶的磷酸钙（ACP）或八钙（OCP）。此外，当使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜检查沉积物时，发现薄板样结构与1至3微米的半球形沉淀物相关。发现当纤维素表面的位置6处的羟基被2,2'，6,6'-甲基甲基哌啶N-氧基（TEMPO）处理取代时，磷灰石核定量被促进。在这种情况下，成核位点在整个纤维素表面形成，并且由于结晶速率高，形成了小尺寸的磷灰石，发现通过适度的速度处理纤维素，可以控制形状和形成速率。