材料表面への細胞・タンパク質の付着性制御、低吸着コーティング、その設計と評価

第1部 材料表面への細胞および蛋白汚れの付着メカニズムとその脱落の方法について

(2023年7月18日 9:50〜11:20)

　各種材料の表面には生物汚染による微生物細胞やその代謝物、蛋白汚れが付着して人体感染症や環境汚染を引き起こすことがあり、その付着するメカニズムの解析が求められている。 　本セミナーでは、その対策として使用する用途に合わせた汚染された材料表面への清浄化と、未然に付着を防止する方法について解説する。

1. 各種素材への蛋白性汚れの付着性
   • 微生物
   • 菌
   • カビ
   • 食物
2. 表面汚れ付着防止性
   • 濡れ
   • 撥水
   • 親水
   • 洗浄
   • 脱落
3. 表面清浄化と衛生加工方法について
   • 抗菌
   • 殺菌
   • 滅菌
   • 除菌
4. 各種材料表面への加工方法
   • 生体
   • 機材
   • 合成樹脂
   • 無機素材
5. 使用用途別加工方法
   • 医療現場
   • 清潔器具
   • 感染防止
   • 衛生加工
6. 難脱落性の蛋白汚れ成分
   • 生体由来汚れ
   • 食物
   • 微生物
   • 代謝物
7. 難脱落性材料表面形態
   • 帯電電荷
   • 吸着素材
   • 凹凸
   • 梨地
   • ホール
• 質疑応答

第2部 生体分子との相互作用の理解に基づく高分子微粒子・高分子ゲル微粒子の合成と応用展開

(2023年7月18日 11:30〜12:20)

　高分子微粒子・高分子ゲル微粒子とタンパク質をはじめとする生体分子との相互作用について説明する。そのうえで、バイオマテリアルとして必要な高分子微粒子の合成手法について説明する。また、それらの微粒子が活用される応用展開についても説明する。

1. 高分子微粒子とは
   1. 高分子微粒子の特徴
   2. 高分子ゲル微粒子の特徴
2. 高分子微粒子の構造解析
   1. 高分子微粒子の合成方法
   2. 高分子微粒子の散乱法による構造解析
   3. 高分子微粒子の可視化による構造解析
3. 新規高分子微粒子の設計
   1. 高分子ゲル微粒子の構造制御
   2. 微粒子構造制御によるタンパク質との相互作用の制御
   3. タンパク質の非特異的な吸着を抑制する高分子微粒子の開発と応用
4. 新規高分子微粒子の応用展開
   1. 生体応用
   2. 界面応用
   3. 力学応用
• 質疑応答

第3部 ポリマー表面への細胞接着やタンパク質吸着の制御のための表面処理、材料設計

(2023年7月18日 13:10〜14:00)

　優れたバイオ・医療製品を開発するためには、目的性能に応じて製品表面への細胞の接着・非接着およびタンパク質の吸着・脱離を制御する必要があります。本セミナーでは、製品化に成功した例を参考に、材料と生体成分の相互作用機構を、細胞レベル・分子レベルで解説します。次世代製品化に必要となるポリマー設計指針を議論します。

1. バイオ・医療製品開発の必要条件
2. 材料表面へのタンパク質吸着現象の解析
3. 材料表面への細胞接着現象の解析
4. 材料 – タンパク質 – 細胞間相互作用に影響する因子
5. 材料に含水した水和状態の解析
6. 表面処理用の材料設計
• 質疑応答

第4部 タンパク質の吸着や細胞の付着を防ぐ表面コーティング材料設計

(2023年7月18日 14:10〜15:00)

　タンパク質の吸着や細胞である血小板の付着を防ぐため、疎水性樹脂材料表面に簡易にコーティング可能なコレステロールを末端に有するポリエチレングリコールの分子設計について解説する。

1. 表面コーティング剤としてのコレステロール末端修飾PEG (Chol-PEG) について
   1. 分子設計指針
   2. 表面コーティング方法
   3. コーティング表面解析
2. Chol-PEGによるコーティング効果
   1. タンパク質吸着の抑制
   2. 血小板付着の抑制
   3. 応用展開
• 質疑応答

第5部 医療デバイス開発のための生体材料の設計

(2023年7月18日 15:10〜16:00)

　本講演では医療用デバイス、素材として用いられる材料、それらに生体機能性を付与するための手法、生体と材料が接した際に起こるタンパク質や細胞との相互作用について述べるとともに、生体機能性材料を用いた医療デバイス、DDS応用について解説する。

1. 医療用材料
   1. 無機材料
      • 金属
      • セラミックス
   2. 有機材料
      • 合成
   3. 生体材料
      • 核酸
      • タンパク質
      • 多糖
2. 材料の表面処理とその評価
   1. 材料の表面処理
   2. 材料の表面、界面分析
   3. 生体成分との相互作用
3. 材料と生体成分の複合化
   1. 生体分子の固定化法
   2. タンパク質との相互作用
   3. 細胞との相互作用
4. 医療系材料の応用
   1. 検査デバイスへの展開
   2. DDSへの応用
   3. 人工臓器材料への応用
   4. 再生医療への展開
• 質疑応答

第6部 低吸着樹脂の製品開発と材料表面の付着性評価

(2023年7月18日 16:10〜17:00)

　低吸着や生体適合性など機能性樹脂の開発には、設計・評価の技術だけでなく需要と コスト面の検討も必要である。企業と組んで低吸着樹脂の製品化した事例をもとに、 簡便なタンパク質などの付着性評価法を紹介する。

1. 低吸着樹脂の開発の背景
   1. 社会的背景
   2. 需要とコスト面の課題
   3. 技術と評価の課題
2. 吸着評価法
   1. タンパク質に対する吸着
   2. DNAに対する吸着
   3. 培養細胞に対する吸着
3. 低吸着樹脂の設計と評価
   1. 成型条件
   2. 成型評価
   3. 吸着性能の評価
4. 試作品の評価
   1. 既存製品との比較
   2. 耐久性と用途別の比較
   3. 新たな利用途
• 質疑応答