体液環境下におけるポリペプチド表面でのアパタイト形成機構の解明

体液环境中多肽表面磷灰石形成机制的阐明

基本信息

批准号：
16700365
负责人：
宮崎敏樹
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までの研究において,ポリグルタミン酸やグルテン,セリシンをはじめとするカルボキシル基に富むポリペプチドであれば,体液を模倣した水溶液環境下において,高いアパタイトの沈着能力を発現することが明らかになった。本年度の研究では,ポリグルタミン酸ゲルの三次元構造がアパタイト形成能に及ぼす影響について追究した。まず,架橋剤の量をポリグルタミン酸のカルボキシル基の量に対して20から60モル%まで変化させて水和ゲルを作製した。架橋剤の量が増えるにつれ,生理食塩水中での膨潤の度合いは20モル%>40モル%>>60モル%の順に減少した。引き続いて,著しい膨潤度の違いを示した架橋剤40モル%あるいは60モル%としたゲルについて,塩化カルシウム水溶液で処理した後に,ヒトの細胞外液とほぼ等しい無機イオン濃度を持つ擬似体液に種々の期間浸漬した。その結果,40モル%の架橋剤を添加したゲルは1日で,60モル%の架橋剤を添加したゲルは半日で表面に低結晶性のアパタイトを形成した。後者においては,前者に比べてより多くのカルボキシル基が架橋反応により消費されているため,ゲル表面のカルボキシル基の量は前者より少ないと推測される。それにも関わらず60モル%の架橋剤を添加したゲルがより短期間にアパタイトを形成したのは,架橋度の増加によりゲル中に膨潤した擬似体液が周辺の溶液と循環し難く,結果として局所的にカルシウムイオン濃度の高い状態が維持されやすかったためであると考えられる。以上の結果から,ポリペプチド表面でのアパタイト形成能は,カルボキシル基の量だけでなく,周囲の液のアパタイトに対する過飽和度を支配する膨潤特性によっても影響されることが明らかとなった。

去年进行的研究表明，富含羧基的多肽，例如聚谷氨酸、麸质和丝胶，在模拟体液的水环境中表现出高磷灰石沉积能力。在今年的研究中，我们研究了聚谷氨酸凝胶的三维结构对其形成磷灰石能力的影响。首先，通过将交联剂的量相对于聚谷氨酸的羧基基团的量从20mol％变化至60mol％来制备水合凝胶。随着交联剂用量的增加，在盐水中的溶胀度按照20mol%>40mol%>>60mol%的顺序降低。随后，用氯化钙水溶液处理含有40摩尔％或60摩尔％交联剂的凝胶，其溶胀度表现出显着差异，然后用无机离子浓度几乎等于该凝胶的各种模拟体液处理。人细胞外液浸泡一段时间。结果表明，含40 mol%交联剂的凝胶一天内即可在表面形成低结晶磷灰石，含60 mol%交联剂的凝胶半天后即可在表面形成低结晶磷灰石。在后一种情况下，与前一种情况相比，交联反应消耗更多的羧基，因此推测凝胶表面上的羧基量比前一种情况少。尽管如此，含60 mol%交联剂的凝胶之所以能在较短的时间内形成磷灰石，是因为由于交联程度增加，凝胶中溶胀的假体液难以与周围溶液循环，导致局部这被认为是因为更容易维持高钙离子浓度。上述结果表明，在多肽表面形成磷灰石的能力不仅受到羧基数量的影响，而且还受到周围液体的溶胀性质的影响，而周围液体的溶胀性质控制着磷灰石的过饱和程度。