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。

直到上一年的研究表明，富含羧基的多肽，例如聚谷氨酸，面筋和丝绸蛋白，在模仿体液的水性环境中表现出较高的磷灰石沉积能力。今年的研究研究了多谷氨酸凝胶的三维结构对磷灰石形成能力的影响。首先，相对于聚谷氨酸的羧基量，交联剂的量从20摩尔％更改为60 mol％，以制备水合凝胶。随着交联量的增加，盐水的肿胀程度下降了20 mol％> 40 mol％>> 60 mol％。随后，用氯化钙溶液处理的交联40 mol％或60 mol％的交联凝胶在肿胀水平上显示显着差异，然后浸入模拟的体液中，无机离子浓度几乎等于人类外流体的无机离子浓度。结果，有40 mol的交联剂的凝胶一天会在一天内在表面上添加了低晶磷脂，而在半天内，添加了60 mol％交联剂的凝胶在表面上添加了低晶磷脂。在后者中，由于与前者相比，交联反应消耗了更多的羧基，因此估计凝胶表面上的羧基量小于前者的羧基。然而，在较短时间内形成的60 mol％交联剂的凝胶被认为是因为模拟的体液在凝胶中肿胀的凝胶很难随周围的溶液循环，因此，由于交联的程度增加，因此很容易维持局部高的钙钙元素浓度。从以上结果来看，很明显，在多肽表面形成磷灰石的能力不仅受羧基量的影响，而且还受到管理周围液体对磷灰石过饱和程度的肿胀特性。