環境に負荷をかけない医工学生体材料の構築技術の開発

开发不对环境造成负担的医疗工程生物材料的施工技术

基本信息

批准号：
21658038
负责人：
辻融
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

骨はコラーゲン線維とHA微結晶のナノ複合構造材料である。本研究では、『タンパク質がもつ無機結晶の結晶成長制御力』を利用し、ハイドロキシアパタイト(HA)含有生体材料の、生物学的・力学的性質の制御を試みることを目標としている。その際に、セルロースなどのバイオマスをコラーゲンの代わりに有機基質として用い、環境負荷が少ない材料構築の開発を試みる。HA結晶はa面とc面をもつ(a面は六角柱の側面、c面は底面に相当する)。それらは、異なる原子配列をもち、異なるタンパク質と相互作用する。したがって、異なる形態をもつHA結晶は、細胞が分泌する異なるタンパク質と相互作用し、細胞の増殖や分化の様式に異なる影響を与える。特定の結晶面に吸着する分子は、その結晶面の成長速度を変化させ、結晶の形態を変化させる。mRNA display法と呼ばれるバイオテクノロジーを用いると、結晶面に特異的に結合するペプチドを取得できる可能性がある。本研究では、c面を主に露出したHAペレットを用いて、c面に特異的に結合するペプチドの取得を試みた。20種類程度のペプチドが取得された。これらのペプチドの中で、共通のアミノ酸配列(3から5残基程度)を有している6種のペプチドに着目した。これらはいずれもHA結晶の形成を促進したり、あるいは抑制する機能をもつことが確認された。中でも一種類のペプチドはHAのa面にはほとんど吸着せず、c面にのみ吸着することが確認された。このペプチド存在下で生成するHA結晶の形態が変化することが期待される。また、セルロース結合ペプチドとHA形成を促進するペプチドを併せもつ人工蛋白質のコンビナトリアルライブラリーを作製した。得られた蛋白質とペプチドを用いて、形態の異なるHAとセルロースを複合させることが可能となった。

骨是胶原纤维和透明质酸微晶的纳米复合结构材料。本研究的目标是尝试利用蛋白质控制无机晶体晶体生长的能力来控制含有羟基磷灰石（HA）的生物材料的生物和机械性能。为此，我们将使用纤维素等生物质作为有机基质代替胶原蛋白，并尝试开发对环境影响较小的材料。 HA晶体具有a面和c面（a面相当于六棱柱的侧面，c面相当于底面）。它们具有不同的原子排列并与不同的蛋白质相互作用。因此，不同形态的透明质酸晶体与细胞分泌的不同蛋白质相互作用，对细胞增殖和分化的方式产生不同的影响。吸附到特定晶面的分子会改变该晶面的生长速率并改变晶体的形态。使用称为 mRNA 展示方法的生物技术，可以获得与晶面特异性结合的肽。在本研究中，我们尝试使用主要暴露 c 平面的 HA 颗粒来获得与 c 平面特异性结合的肽。获得了约20种肽。在这些肽中，我们重点关注具有共同氨基酸序列（约 3 至 5 个残基）的 6 种肽。所有这些都被证实具有促进或抑制HA晶体形成的能力。其中，一类肽被证实几乎不吸附HA的a面，而仅吸附在c面。预计在该肽存在的情况下生成的 HA 晶体的形态将会发生变化。此外，我们创建了一个人工蛋白质组合文库，其中包含纤维素结合肽和促进透明质酸形成的肽。使用获得的蛋白质和肽，可以将不同形式的透明质酸与纤维素结合。