-
月刊バイオインダストリー 2019年7月号
￥4,950
北本 大 （国研）産業技術総合研究所
森田友岳 （国研）産業技術総合研究所
福岡徳馬 （国研）産業技術総合研究所
山本周平 東洋紡(株)
曽我部 敦 東洋紡(株)
八代 洵 アライドカーボンソリューションズ(株)
司馬俊士 アライドカーボンソリューションズ(株)
平 敏彰 （国研）産業技術総合研究所
柳澤恵広 (株)カネカ
井村知弘 （国研）産業技術総合研究所
白米優一 高知大学
芦内 誠 高知大学
大野裕和 丸善製薬(株)
春見隆文 (一財）日本醤油技術センター
押村英子 味の素(株)
西川禎一 大阪市立大学
谷本佳彦 兵庫医科大学
中台（鹿毛）枝里子 大阪市立大学
-------------------------------------------------------------------------
【特集】機能性バイオ素材の最前線；バイオサーファクタントから食品まで
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
最近，持続可能な開発目標（SDGs）やバイオエコノミー，海洋プラスチック問題などを背景に，改めてバイオ素材開発への期待が高まってきている。これまでも温室効果ガス排出量や石油使用量の削減を目指して，バイオリファイナリー戦略に代表される多くの研究が世界中で進められてきた。一方，バイオプロセスで製造される機能性バイオ素材の多くは，石油化学品にはない構造と機能を持っており，より付加価値の高い製品開発が期待できる。例えば，様々な産業分野で利用される界面活性剤は，乳化・分散，洗浄，起泡・消泡など多様な機能を発揮する化学品として，日常生活のあらゆるシーンで活躍しているが，実用されているほとんどは石油由来の合成品である。これに対して，最近，微生物が生産するバイオサーファクタントの開発が進展し，詳細は本特集の記事で紹介されるが，我が国の企業が中心となって，石油化学品にはない特性を巧みに利用した製品開発が進められている。また機能性バイオ素材は，食品分野への応用が盛んで，既に多くの製品が製造されている。
本特集では，上述のバイオサーファクタントのうち，糖型バイオサーファクタント（マンノシルエリスリトールリピッド）について森田ら，糖型バイオサーファクタント（ソホロリピッド）について八代らに，ペプチド型バイオサーファクタントについては井村らに概説して頂く。さらに，アルギニン系界面活性剤について押村らに紹介して頂く。また，納豆のネバネバとして広く知られるポリγグルタミン酸の展開について芦内らに概説して頂く。食品分野からは，加工食品や飲料に使用されるキラヤサポニンについて大野らに，エリスリトールについては春見らに紹介して頂く。
以上，機能性バイオ素材の開発事例のほんの一部にすぎないが，本特集は，その生産から用途展開，さらに製品化例まで幅広い内容となっている。これらの総説が，機能性バイオ素材の研究と産業利用の進展に寄与するとともに，読者の皆様のご研究・開発の一助となれば幸いである。
-------------------------------------------------------------------------
糖型バイオサーファクタント（1）マンノシルエリスリトールリピッド
Glycolipid Type of Biosurfactant, Mannosylerythritol Lipids
マンノシルエリスルトールリピッド（MEL）は，酵母が生産する糖型バイオサーファクタントであり，優れたスキンケア特性を有することから化粧品への応用が進んでいる。本稿では，MEL の構造，生産技術，および多様な機能性について概説する。
【目次】
1 マンノシルエリスリトールリピッド
2 生産技術
3 物性・機能
3.1 界面物性
3.2 自己集合特性
3.3 MEL水溶液の展着性
3.4 生物農薬用展着剤へのMELの適用
3.5 保湿効果
3.6 損傷毛修復効果
3.7 抗酸化作用
4 用途展開
5 最後に
-------------------------------------------------------------------------
糖型バイオサーファクタント（2）ソホロリピッド
Saccharide Type Biosurfactant（2） Sophorolipids
ソホロリピッドは酵母が生産する糖脂質型バイオサーファクタントで，その生産性の高さ，及び天然物らしい構造・物性の多様性や特徴から，幅広い機能及び用途の展開が考えられる。本稿では生産技術の発展，機能の多様性，及び用途について，特に用途は最近注目度が増している生理活性機能を利用する用途を主として概説する。
【目次】
1 ソホロリピッドとは
2 生産技術
3 物性・機能
4 用途展開
4.1 水質・土壌汚染除去（藻類・油・農薬・重金属・放射能汚染 等）
4.2 石油三次回収（Enhanced Oil Recovery）
4.3 洗剤用途
4.4 化粧品・医薬用途
4.5 農業用途
4.6 畜産用途
5 最後に
-------------------------------------------------------------------------
ペプチド型バイオサーファクタント『サーファクチン』の機能と用途展開
Function and Application of Petide-based Biosurfactant, Surfactin
7 つのd, L-アミノ酸からなる環状ペプチド骨格を特徴とする枯草菌由来のバイオサーファクタント『サーファクチン』について，そのユニークな分子構造と，これに起因するバイオ素材としての多様な機能について概説する。さらに，サーファクチンの環境調和性と機能性を活用した新しい化粧品や洗浄プロセスへの応用についても紹介したい。
【目次】
1 はじめに
2 サーファクチンの構造・物性・機能
2.1 構造・生産
2.2 環境調和性
2.3 界面活性
2.4 自己集合特性
3 サーファクチンの用途展開
3.1 洗剤としての用途展開
3.2 化粧品としての用途展開
4 おわりに
------------------------------------------------------------------------
アーキアポリγグルタミン酸の新用途開発
Novel Applications of Archaeal Poly-γ-Glutamate
ポリγグルタミン酸（PGA）は，健康美容や医療分野での利用に加え，環境先進型の機能性バイオ材料としても注目されている。本稿では，アーキアPGA のレアメタルイオン吸着能について詳解するとともに，本新素材から開発された水質浄化（除菌）担体にも触れる。
【目次】
1 はじめに
2 レアメタルイオン吸着試験
2.1 ホモキラルL-PGAの分離と定量
2.2 4-（2-pyridylazo）resorcinol（PAR）を用いたレアメタルイオン検量線
2.3 ホモキラルL-PGAのレアメタルイオン吸着能
3 L-PGAベースバイオプラスチックを利用した除菌担体の除菌試験
3.1 L-PGAのバイオプラスチック化
3.2 除菌担体の開発
3.3 汚染水モデル
3.4 PGAIC-ACの抗菌能評価試験
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
キラヤ抽出物の乳化特性と食品用途について
Emulsibility and Food Applications of Quillaja Extract
食品用乳化剤としてユニークな特徴を有している「キラヤ抽出物（キラヤサポニン）」について，その基本特性，物理特性および食品用途について紹介する。
【目次】
1 はじめに
2 サポニンとは
3 キラヤ抽出物の基本特性
4 物理特性
4.1 表面張力および電気伝導度
4.2 乳化力
4.3 起泡力
5 食品用途
6 おわりに
-------------------------------------------------------------------------
酵母がつくる機能性糖質，エリスリトール
Erythritol, a Unique Polyol Produced by Yeast-like Fungus
希少な糖質であるエリスリトールを生成する酵母を発見，改良を加えて大量生産法を開発した。エリスリトールは人の体内で消化吸収されないなど，特異な機能性を有しており，食品，医薬品，化粧品などへの利用が広がっている。酵母におけるエリスリトールの生成機構と生理的意義，新たな石油代替化成品原料としての用途
開発等とも合わせ，紹介する。
【目次】
1 エリスリトール生産菌の分離と育種・改良
1.1 生産菌の探索・分離
1.2 菌の育種・改良とエリスリトールの発酵生産
2 エリスリトール生成の代謝系と浸透圧ストレス応答
2.1 エリスリトール生成に関わる酵素系
2.2 浸透圧ストレス応答とHOG経路
3 エリスリトールの特性と用途開発
3.1 食品への用途
3.2 医薬品・化粧品用途
3.3 化成品用途
-------------------------------------------------------------------------
アルギニン系界面活性剤の開発と展開
Development and Application of Ariginine-based Surfactants
塩基性アミノ酸の一種アルギニンは，発酵法により製造される。1 つのアニオン性官能基と2 つのカチオン性官能基を有し，これらを生かして様々なタイプのイオン性界面活性剤として利用することが可能である。本稿では，パーソナルケア用素材として開発された4 種類の界面活性剤の特徴と用途を紹介する。
【目次】
1 はじめに
2 アルギニンの特長
3 アルギニン系界面活性剤
3.1 概要
3.2 脂肪酸アルギニン塩（AR）
3.3 アシルアルギニン（LAH）
3.4 アシルアルギニンエステル（CAE）
3.5 アルキルエーテル化アルギニン（12?HEA）
4 おわりに
-------------------------------------------------------------------------
BIO R&D
-------------------------------------------------------------------------
炎症応答を抑える大腸菌：プロバイオティクスの新メンバー？
Escherichia Coli That Can Suppress Inflammatory Responses： Novel Probiotic Bacteria?
分散接着性大腸菌（DAEC）と呼ばれるグループがある。その病原性を検討する中で，健康者が保有するDAECは下痢症患者のDAECとは異なり，上皮細胞による炎症性サイトカインの合成を抑制して炎症応答を抑制する可能性があることを発見した。その経緯と，本菌を世界でも希少な大腸菌プロバイオティクスあるいは新しい抗炎症剤創薬の資源とする可能性について論じる。
【目次】
1 はじめに
2 発見の経緯
3 上皮細胞内で炎症応答を抑制する機構
3.1 シグナル伝達経路とmRNAの転写抑制
3.2 合成されたタンパク質の細胞内輸送と細胞外分泌の抑制
3.3 分泌された炎症性サイトカインの細胞外での分解の亢進
3.4 小胞体ストレスによる炎症性サイトカイン合成の抑制
4 サイトカイン合成を抑制する菌の因子
4.1 細胞接着性
4.2 炎症抑制の臨界期
4.3 VI型分泌装置（Type 6 Secretion System；T6SS）
5 プロバイオティクスあるいは創薬資源としての応用と今後の課題
5.1 In vivo試験
5.2 他のシグナル伝達系への影響
5.3 尿路病原性
5.4 生体防御への影響
6 おわりに
-------------------------------------------------------------------------
《BIO PRODUCTS》
カプロン酸(Caproic acid)
-
カルコゲナイド系層状物質の最新研究《普及版》
￥4,730
2016年刊「カルコゲナイド系層状物質の最新研究」の普及版。光電変換素子、水カルコゲナイド系層状物質の基礎的事項を網羅し、トランジスタや素発生触媒等、応用展開についても解説した1冊!
（監修：上野啓司、安藤淳、島田敏宏）
<a href="http://www.cmcbooks.co.jp/products/detail.php?product_id=9040"target=”_blank”>この本の紙版「カルコゲナイド系層状物質の最新研究(普及版)」の販売ページはこちら（別サイトが開きます）</a>
-------------------------------------------------------------------------
＜＜著者一覧＞＞
※執筆者の所属表記は、2016年当時のものを使用しております。
上野啓司 埼玉大学
安藤淳 産業技術総合研究所
島田敏宏 北海道大学
小間篤 秋田県立大学
柳瀬隆 北海道大学
グエンタンクン 物質・材料研究機構
岡田晋 筑波大学
菅原克明 東北大学
高橋隆 東北大学
神田晶申 筑波大学
松田一成 京都大学
上野和紀 東京大学
山本真人 大阪大学
塚越一仁 物質・材料研究機構
守谷頼 東京大学
北浦良 名古屋大学
小椋厚志 明治大学
石原聖也 明治大学
若林整 東京工業大学
加藤俊顕 東北大学
金子俊郎 東北大学
吾郷浩樹 九州大学
小林佑 首都大学東京
宮田耕充 首都大学東京
阿澄玲子 産業技術総合研究所
野内亮 大阪府立大学
林賢二郎 (株)富士通研究所
實宝秀幸 (株)富士通研究所
大淵真理 (株)富士通研究所
佐藤信太郎 (株)富士通研究所
森貴洋 産業技術総合研究所
中払周 物質・材料研究機構
蒲江 早稲田大学
竹延大志 名古屋大学
毛利真一郎 立命館大学
河本邦仁 (公財)豊田理化学研究所
万春磊 清華大学
田若鳴 (公財)豊田理化学研究所
藤田武志 東北大学
平岡尚文 ものつくり大学
-------------------------------------------------------------------------
＜＜目次＞＞
巻頭言
【第1編 カルコゲナイド系層状物質の種類、構造、基礎物性】
第1章 層状物質とは:その種類と構造、基礎物性
1 はじめに
2 層状物質とは
3 層状物質の基礎物性
4 層状物質の種類
4.1 遷移金属ダイカルコゲナイド
4.2 13族カルコゲナイド
4.3 14族カルコゲナイド
4.4 ビスマスカルコゲナイド
4.5 銅酸化物からなる高温超伝導体
4.6 水酸化2価金属
4.7 ハロゲン化金属
4.8 層状ケイ酸塩(フィロケイ酸塩鉱物)
4.9 層状酸化物
4.10 単原子層状物質と類似化合物
第2章 カルコゲナイド系層状物質の構造と物性
1 はじめに
2 カルコゲナイド系層状物質の主な構造
3 カルコゲナイド系層状物質の固体化学―なぜ層状構造で安定なのか?―
4 電子物性と機能
4.1 valleytronics
4.2 トポロジカル物質
4.3 その他の電子応用
5 触媒機能その他
第3章 電界下印加による二硫化モリブデン薄膜の電子構造変調
1 はじめに
2 計算手法
3 電界下の二硫化モリブデン薄膜の電子構造
4 まとめ
第4章 遷移金属ダイカルコゲナイド原子層薄膜の電子状態
1 はじめに
2 角度分解光電子分光法
3 MBE法による遷移金属ダイカルコゲナイド単層膜の作製
4 MoSe2およびWSe2単層膜の高分解能ARPES
5 WSe2単層膜のスピン分解ARPES
6 今後の展望
第5章 超伝導層状カルコゲナイド/グラフェン接合
1 はじめに
2 超伝導体/グラフェン接合におけるアンドレーエフ反射:理論的側面
3 超伝導体/グラフェン接合におけるアンドレーエフ反射:実験的側面
3.1 電子/ホールだまり
3.2 超伝導体からの電荷ドープ
4 超伝導層状カルコゲナイド/グラフェン接合
5 まとめと今後の展望
第6章 単層遷移金属ダイカルコゲナイドの光学的性質
1 はじめに
2 遷移金属ダイカルコゲナイドの電子状態
3 バルクから単層遷移金属ダイカルコゲナイドの電子状態
4 遷移金属ダイカルコゲナイドの光学スペクトル
5 単層MoS2のバレー分極現象
6 単層遷移金属ダイカルコゲナイドの光吸収特性
7 単層遷移金属ダイカルコゲナイドの発光特性
8 化学ドーピングによる単層遷移金属ダイカルコゲナイドの光学制御
9 単層遷移金属ダイカルコゲナイドの発光効率
10 まとめ
第7章 電場誘起超伝導
1 はじめに
2 電場誘起によるキャリアドーピングと超伝導
2.1 電気二重層トランジスタ
2.2 電気二重層トランジスタを用いた層状化合物半導体の電場誘起キャリアドーピング
2.3 キャリアドーピングによる超伝導
3 層状物質の電場誘起超伝導
3.1 ZrNCl の電場誘起超伝導
3.2 MoS2 の電場誘起超伝導
3.3 その他の遷移金属ダイカルコゲナイドの超伝導
第8章 遷移金属ダイカルコゲナイドのラマン分光
1 はじめに
2 結晶構造と振動モード
3 ラマンシフトの層数依存性
4 ラマン活性の層数依存性
5 おわりに
【第2編 合成・構造制御】
第1章 カルコゲナイド系層状物質の単結晶成長とその応用
1 はじめに
2 TMDCの構造
3 TMDCのバルク単結晶成長
3.1 石英アンプルの準備
3.2 原料と輸送剤の準備
3.3 石英アンプルへの原料真空封入
3.4 管状炉での石英アンプル加熱
3.5 加熱後の冷却、試料取り出しと洗浄
4 TMDC単結晶からの原子層FET形成
5 ファンデルワールス・エピタキシー
6 おわりに
第2章 カルコゲナイド系層状物質単結晶の劈開と転写によるヘテロ接合形成1 はじめに
2 歴史
3 劈開
3.1 ①テープの上に層状物質の結晶をのせる
3.1.1 バルク結晶の結晶粒の大きさ
3.1.2 テープを選ぶ
3.1.3 テープの上への結晶ののせ方
3.2 ②テープで結晶を劈開し薄片化する
3.3 ③基板にテープを押し付ける
3.3.1 基板の表面処理
3.3.2 テープのこすりつけ方
3.4 ④テープを剥がして結晶を劈開する
3.5 テープを使用しない劈開法
4 転写法
4.1 乾式転写法(Dry transfer)
4.2 乾式剥離法(Dry release)
4.3 スタンピング法(Stamping)
5 まとめ
第3章 カルコゲナイド系層状物質薄膜のボトムアップ成長
1 はじめに
2 CVD法によるTMDCの成長
3 ツーステップCVD法によるTMDC原子層の成長
4 ワンステップCVD法によるTMDC原子層の成長
5 hBN基板へのTMDCのCVD成長
6 TMDCのMBE成長
第4章 カルコゲナイド系層状物質薄膜のスパッタ成長
1 はじめに
2 スパッタMoS2の膜構造
3 スパッタMoS2の電気特性
4 スパッタMoS2の結晶性と化学状態
5 スパッタMoS2の硫黄欠損補填による膜質向上
6 おわりに
第5章 単層単結晶遷移金属ダイカルコゲナイドの大結晶合成とプラズマ機能化
1 はじめに
2 単層単結晶TMDの大結晶合成
3 不純物添加TMDにおける局在励起子の観測
4 マイルドプラズマ機能化による二層TMDの発光強度増大
5 まとめ
第6章 グラフェン上でのカルコゲナイド系層状物質のCVD成長
1 はじめに
2 グラフェン上でのNbS2のCVD成長
3 グラフェン上でのMoS2のCVD成長
4 グラフェンナノリボン上でのMoS2のCVD成長
5 MoS2/グラフェンのヘテロ構造のデバイス応用
6 MoS2によるグラフェンのグレイン構造の可視化への応用
7 おわりに
第7章 カルコゲナイド系層状物質薄膜を用いた層内/層間ヘテロ接合形成
1 はじめに
2 TMDC原子層の化学気相成長
3 TMDC原子層/グラファイト層間ヘテロ接合の作製と光学的性質
4 Mo/W系TMDCの層内/層間ヘテロ接合の作製
5 Nb/W系TMDCの層内ヘテロ接合の作製
6 おわりに
第8章 液相単層剥離によるカルコゲナイド系層状物質原子層形成
1 はじめに
2 試薬を用いたインターカレーションによる単層剥離法
3 電気化学的なインターカレーションによる剥離法
4 極性有機溶媒や界面活性剤を用いた単層剥離法
5 前駆体を用いたナノシートの液相合成法
6 まとめ
第9章 金属/カルコゲナイド系層状物質接合形成におけるエッジ効果
1 はじめに
2 Schottky障壁高さの実験的抽出
2.1 抽出方法
2.2 抽出過程の例:多層MoS2へのCr/Au電極接合
2.3 チャネル幅依存性によるエッジ効果の確認
3 エッジ効果のモデル化
3.1 バンドの曲がりの定式化
3.2 計算結果の例:多層MoS2への電極接合
4 おわりに
第10章 Al2O3(0001)面上のMoS2成長と理論的考察
1 はじめに
2 多結晶Al2O3基板を用いたMoS2の優先的成長の観察
3 Al2O3(0001)面基板上に成長したMoS2のモルフォロジー
4 おわりに
【第3編 応用】
第1章 カルコゲナイド系層状物質の極薄ボディMOSFET応用
1 MOSFET技術
2 カルコゲナイド系層状物質MOSFET
3 カルコゲナイド系層状物質MOSFETにおける散乱要因
3.1 音響フォノン散乱
3.2 光学フォノン散乱
3.3 フォノン散乱への高誘電率ゲート絶縁膜の影響
3.4 帯電不純物散乱
3.5 ラフネス散乱
4 実験による散乱要因検討
4.1 電界効果移動度の温度依存性評価
4.2 実効移動度評価
5 まとめ
第2章 遷移金属ダイカルコゲナイド半導体α-MoTe2のトランジスタ極性制御
1 はじめに
2 遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)半導体のトランジスタ応用の利点と課題
3 α相二テルル化モリブデン(α-MoTe2)の新しいトランジスタへの応用
4 α相二テルル化モリブデン(α-MoTe2)ショットキー接合の両極性キャリア注入
5 まとめ
第3章 カルコゲナイド系層状物質を用いた電気二重層トランジスタ
1 はじめに
2 遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)薄膜
3 電気二重層トランジスタ(EDLT)
4 イオンゲルを用いたTMDC EDLT
4.1 大面積単層TMDC EDLT
4.2 フレキシブル・ストレッチャブルTMDC EDLT
4.3 フレキシブル単層TMDCインバータ
5 EDLTによる新機能素子
5.1 熱電変換機能の制御
5.2 単層TMDCフォトダイオード
5.3 単層TMDC発光ダイオード
6 まとめ
第4章 光電変換材料としての遷移金属カルコゲナイド
1 はじめに―光電変換材料としての遷移金属カルコゲナイド―
2 遷移金属ダイカルコゲナイドを利用したヘテロ構造太陽電池とその光電変換特性
2.1 CVD法による大面積MoS2薄膜合成とその特性評価
2.2 熱剥離テープによる薄膜転写技術
2.3 グラフェン/MoS2/n-Si太陽電池作製手順
2.4 グラフェン/MoS2/n-Si太陽電池の特性測定
2.5 グラフェン/MoS2/n-Si太陽電池の発電機構
3 今後の展望
第5章 カルコゲナイド系層状物質のスピントロニクス応用
1 はじめに
2 層状物質とスピントロニクス
3 層状物質強磁性体
4 まとめ
第6章 カルコゲナイド系層状物質を用いた熱電変換素子
1 はじめに
2 TiS2
3 電気化学インターカレーションによるTiS2/有機複合超格子の構築
4 TiS2/有機複合超格子の組成と構造
5 極性有機分子の静電遮蔽効果によるキャリア移動度のチューニング
6 大誘電率の極性分子H2OのインターカレーションによるZTの向上
7 キャリア濃度の低減による高ZT化
8 フレキシブルn型熱電変換材料の熱電応用
第7章 カルコゲナイド系層状物質の水素発生触媒としての展開
1 はじめに
2 リチウムを利用した化学剥離
3 透過電顕による原子分解能観察
4 水素発生触媒
5 おわりに
第8章 カルコゲナイド系層状物質のトライボロジー応用
1 固体潤滑剤としてのカルコゲナイド系層状物質
2 潤滑剤としての性質
2.1 潤滑メカニズム
2.2 雰囲気の影響
2.3 温度の影響
3 用法
3.1 粉体
3.2 被膜
3.2.1 焼成被膜
3.2.2 スパッタリング膜
3.2.3 ショット処理
3.2.4 その他
3.3 添加剤・充てん剤
3.3.1 潤滑油への添加
3.3.2 樹脂等への充てん
3.4 潤滑油添加剤からの生成
4 応用例
第9章 カルコゲナイド原子膜半導体におけるキャリアの注入と散乱
1 はじめに
2 原子膜伝導における電気伝導の原子層数依存性
2.1 本研究のために作製した試料と計測
2.2 電流注入の層数依存性に関して
2.3 伝導の層数依存性に関して
3 考察と対策
-
医療用バイオマテリアルの研究開発《普及版》
￥4,290
2017年刊「医療用バイオマテリアルの研究開発」の普及版。生体適合性高分子材料の開発の歴史から、臨床応用を目指した研究やその実用例までを紹介した1冊。
（監修：青柳隆夫）
<a href="http://www.cmcbooks.co.jp/products/detail.php?product_id=9302"target=”_blank”>この本の紙版「医療用バイオマテリアルの研究開発(普及版)」の販売ページはこちら（別サイトが開きます）</a>
-------------------------------------------------------------------------
＜＜著者一覧＞＞
※執筆者の所属表記は、2017年当時のものを使用しております。
青柳隆夫 日本大学
中岡竜介 国立医薬品食品衛生研究所
迫田秀行 国立医薬品食品衛生研究所
植松美幸 国立医薬品食品衛生研究所
宮島敦子 国立医薬品食品衛生研究所
野村祐介 国立医薬品食品衛生研究所
蓜島由二 国立医薬品食品衛生研究所
伊佐間和郎 帝京平成大学
岩崎清隆 早稲田大学
梅津光生 早稲田大学
田中賢 九州大学;山形大学
蟹江慧 名古屋大学
成田裕司 名古屋大学医学部付属病院
加藤竜司 名古屋大学
石原一彦 東京大学
馬場俊輔 大阪歯科大学
橋本典也 大阪歯科大学
笠原真二郎 日本特殊陶業(株)
築谷朋典 国立循環器病研究センター研究所
伊藤恵利 (株)メニコン;名古屋工業大学
荒雅浩 (株)ジェイ・エム・エス
大矢裕一 関西大学
水田亮 筑波大学;物質・材料研究機構
田口哲志 物質・材料研究機構;筑波大学
鈴木治 東北大学
穴田貴久 東北大学
小山義之 結核予防会 新山手病院
伊藤智子 結核予防会 新山手病院
江里口正純 結核予防会 新山手病院
松村和明 北陸先端科学技術大学院大学
玄丞烋 京都工芸繊維大学
伊藤壽一 滋賀県立成人病センター研究所
岩井聡一 大阪大学
石原雅之 防衛医科大学校
新山瑛理 物質・材料研究機構;筑波大学
宇都甲一郎 物質・材料研究機構
荏原充宏 物質・材料研究機構;筑波大学;東京理科大学
小林尚俊 物質・材料研究機構
玉田 靖 信州大学
武岡真司 早稲田大学
木村俊作 京都大学
辻本洋行 同志社大学
高木敏貴 同志社大学
萩原明於 同志社大学
岡村陽介 東海大学
中澤靖元 東京農工大学
牧田昌士 ORTHOREBIRTH(株)
西川靖俊 ORTHOREBIRTH(株)
春日敏宏 名古屋工業大学
-------------------------------------------------------------------------
＜＜目次＞＞
【第1編 生体適合性高分子材料の基礎】
第1章 生体適合性高分子材料の種類と特徴
1 はじめに
2 生体適合高分子材料の開発の歴史
3 水の構造に着目したバイオインターフェース
4 ポリマーの精密重合と表面の構築
5 炎症反応に着目した血液適合性材料開発
6 最後に
第2章 生体適合性材料の評価方法とその標準化
1 はじめに
2 医用材料の種類
2.1 金属材料
2.2 セラミックス材料
2.3 ポリマー(高分子)材料
3 医用材料の生体適合性
3.1 生体安全性について
3.2 生体適合性について
4 国際標準化
5 おわりに
第3章 生体内劣化評価法の開発
1 はじめに
2 人工関節における超高分子量ポリエチレンのガンマ線照射に伴う劣化
3 超高分子量ポリエチレンの生体脂質による劣化
4 生体吸収性材料
5 まとめ
第4章 血液適合性評価法の開発
1 はじめに
2 ホリゾンタル試験法
2.1 溶血性試験
2.1.1 現行公定法
2.1.2 簡易溶血性試験法
2.1.3 陽性対照材料
2.2 血栓性試験
2.2.1 血液側からの評価法
2.2.2 材料側からの評価法
3 分子動力学的シミュレーションを利用した材料評価
4 Engineering-based Medicineに基づく血液適合性試験
4.1 左心補助人工心臓用脱血管のin vitro血栓性試験法
4.2 持続的血液濾過器のin vitro血栓性試験法
5 おわりに
【第2編 医療機器部材用材料の開発】
第1章 Poly(ω-methoxyalkyl acrylate)類の抗血栓能
1 はじめに
2 医療機器の表面で起こる現象
3 タンパク質の吸着現象-吸着と構造変化
4 材料に含水した水の状態の解析
5 材料表面に存在する中間水の役割
6 抗血栓性高分子の設計
7 おわりに
第2章 インフォマティクスを活用した細胞選択的ペプチド被覆型医療機器材料の設計
1 背景～体内埋め込み型医療機器材料の現状～
2 医療機器材料としてのペプチド
2.1 細胞接着ペプチド被覆型医療材料
2.2 細胞を用いたペプチドアレイ探索
2.3 細胞選択的ペプチド
3 細胞選択的ペプチドの探索と医療機器材料開発に向けて
3.1 クラスタリング手法を用いたEC選択的・SMC選択的ペプチドの探索
3.2 BMPタンパク質由来の細胞選択的骨化促進ペプチドの探索
3.3 ペプチド-合成高分子の組み合わせ効果による細胞選択性
4 まとめ
第3章 スーパーエンジニアリングプラスチック表面への生体親和性修飾
1 エンジニアリングプラスチックとしてのポリアリルエーテルケトン
2 PEEKの化学構造に着目した自己開始光グラフト重合法
3 自己開始光グラフト重合法によるPEEK表面へのポリマー層の構築
3.1 自己開始光グラフト重合
3.2 各種のグラフトポリマー層を有するPEEKの表面特性
4 ポリマーグラフト層を持つPEEK表面の生体親和性
4.1 医療デバイスを作るバイオマテリアルの生体親和性の必要性
4.2 リン脂質ポリマーをグラフトしたPEEK表面の生体親和性
4.2.1 血漿からのタンパク質吸着
4.2.2 血小板多血漿からの血小板粘着
4.2.3 細菌付着性の評価
5 おわりに
第4章 ポリエーテルエーテルケトン多孔体の骨造成能
1 はじめに
2 ポリエーテルエーテルケトンとは
3 PEEKへの骨結合性の付与
4 表面発泡PEEKの開発
5 PEEK製 歯槽骨再建材のコンセプト
6 PEEK多孔体の作製
7 ウサギ大腿骨骨欠損モデルを用いた表面発泡 PEEK多孔体の骨造成
8 おわりに
第5章 心不全治療と人工心臓
1 はじめに
2 補助人工心臓の目的
3 補助人工心臓システムの構造とマテリアル
4 空気圧駆動式補助人工心臓システム(ニプロVAS)
5 体内植込み型補助人工心臓(EVAHEART)
6 体内植込み型補助人工心臓の課題
7 まとめ
第6章 脂質付着抑制能をもつ両親媒性高分子材料の開発
1 はじめに
2 シリコーンハイドロゲル素材の主成分
2.1 シリコーン成分
2.1.1 変性ポリシロキサン
2.1.2 シリコーンモノマー
2.2 親水性成分
3 シリコーンハイドロゲル素材の特徴
3.1 酸素透過性
3.2 水溶性物質透過性
3.3 タンパク質付着
4 シリコーンハイドロゲル素材の課題
4.1 脂質付着
4.2 透明性
4.3 透明性と脂質付着抑制の系譜
4.3.1 DMAAの活用とその課題
4.3.2 相分離サイズスケールの原因追跡とNMMPの活用
5 おわりに
第7章 Legacoat技術による人工心肺回路の血液適合性向上
1 はじめに
2 血液適合性コーティング「Legacoat」
2.1 MPCポリマーについて
2.2 コーティング技術に求められる要求事項
3 「Legacoat」の効果
4 まとめ
【第3編 ゲル材料の開発と応用】
第1章 温度応答性インジェクタブルポリマー
1 はじめに
2 生分解性インジェクタブルポリマー:その用途
3 生分解性インジェクタブルポリマーの課題
4 分子形態制御:強度向上と温度応答性制御
5 薬物放出制御
6 粉末化と即時溶解による利便性向上
7 共有結合ゲル
8 おわりに
第2章 疎水化タラゼラチンシーラント
1 はじめに
2 生体組織接着性を向上させる高分子ゲルの設計
3 疎水化タラゼラチンを用いた外科用シーラント
3.1 タラゼラチンへの生体組織接着性の付与
3.2 疎水化タラゼラチンを用いた外科用シーラントの機能評価
3.3 疎水化タラゼラチンシーラントと細胞・生体組織との相互作用評価
4 結論
第3章 リン酸八カルシウム/ゼラチン複合体
1 序論
2 OCPの骨伝導の特徴
2.1 OCPの細胞応答性
2.2 OCPの生体反応性
2.2.1 タンパク質吸着
2.2.2 骨形成と生体内吸収性
3 OCP骨補填材
3.1 Gelについて
3.2 Gel単体の生体応答性
3.3 OCP/Gel複合体
3.3.1 OCP/Gelの生体材料学的設計論
3.3.2 生体応答
3.3.3 骨再生を促進するメカニズム
4 まとめ
第4章 生体接着性水和ゲルを形成する可溶性止血材・癒着防止材
1 生体接着性材料
1.1 生体接着性材料の医療機器への応用
2 生体組織接着性ポリマー
2.1 シアノアクリレート系接着剤
2.2 フィブリン糊
2.3 ポリアクリル酸(PAA)
3 PAA/PVP水素結合ゲル
3.1 PAA/PVP水素結合錯体
3.2 膨潤性PAA/PVP複合体
3.2.1 固体/液体界面での複合体形成
3.2.2 膨潤性PAA/PVP複合体の組織接着性
3.2.3 膨潤性PAA/PVP複合体の生体内での解離・再溶解
4 膨潤性PAA/PVP複合体の止血材への応用
4.1 止血効果
4.2 臨床研究と商品化
4.2.1 外傷,穿刺後の止血
4.2.2 口腔内・抜歯後の止血
4.2.3 商品化
5 膨潤性PAA/PVP複合体の癒着防止材への応用
6 生体接着性材料の今後
第5章 生分解性多糖類ハイドロゲルの医療応用
1 はじめに
2 分解性多糖類を用いた医療用接着剤
3 アルデヒド導入多糖類のゲル化とその分解メカニズム
4 アルデヒド導入セルロースの生体内分解性
5 おわりに
第6章 ゼラチンハイドロゲルを利用した難聴治療
1 はじめに
2 耳の構造と聞こえのしくみ
3 難聴の種類
4 現在の最先端技術を応用した新しい感音難聴治療
5 内耳への薬物局所投与方法
6 ゼラチンハイドロゲルを利用した薬物内耳局所投与
7 ゼラチンハイドロゲルIGF-1による臨床試験
7.1 第I-II相臨床試験
7.2 第II相臨床試験(ステロイド鼓室内投与とのランダム化比較試験:多施設臨床試験)
第7章 ハイドロキシアパタイトアガロースゲルを用いた骨再生医療
1 はじめに
2 ハイドロキシアパタイトアガロースゲル
3 臨床研究の概要
4 結果
5 結論
第8章 内視鏡手術用の粘膜下注入剤
1 はじめに
2 光硬化性キトサンゲル
3 光硬化性キトサンゲルを使用した内視鏡的消化器粘膜下層剥離術
4 おわりに
【第4編 シート・繊維材料の開発と応用】
第1章 ナノファイバーシートによるがん治療
1 はじめに
2 皮膚癌用ナノファイバーメッシュ
3 肺癌用ナノファイバーメッシュ
4 悪性中皮腫用ナノファイバーメッシュ
5 肝癌用ナノファイバーメッシュ
6 結言
第2章 絹フィブロインナノ繊維構造体の角膜再生足場材としての応用
1 緒言
2 医療用材料としてのシルク
3 シルクタンパク質の加工
3.1 多様な形状への加工
3.2 化学修飾
3.3 遺伝子組換えカイコ技術
4 シルクナノファイバー不織布の作製
5 角膜再生材料としての評価
6 おわりに
第3章 生体適合性高分子ナノシートの物性と医療応用
1 諸言
2 ナノシートの作製
2.1 交互積層法(LbL)
2.2 キャスト法
3 ナノシートの密着性
4 ナノシートの分子透過性
5 ナノシートの分解特性
6 多孔質ナノシートとマイクロディスク型ナノシートの構築
7 ナノシートの医療応用
7.1 創傷被覆材(ナノ絆創膏)として
7.2 薬物徐放材として
8 ナノ医療のプラットフォームとしての将来展望
第4章 ポリプロピレン不織布へのペプチドナノシート表面修飾
1 体外循環デバイス
2 バイオマテリアル表面と免疫応答
3 繊維表面のラフネス
4 水中でのself-standingな自己組織化単分子膜
5 PP不織布繊維表面のペプチドナノシートによる被覆
第5章 PGA不織布の繊維径などの構造の検討
1 はじめに
2 PGA不織布の構造など
2.1 臨床使用可能なPGA不織布の概要
2.2 生体内分解性と臨床的特性
2.2.1 シートタイプPGA不織布
2.2.2 チューブタイプPGA不織布
2.2.3 新規開発タイプPGA不織布
2.3 不織布の構造と生体の反応性
2.3.1 シートタイプPGA不織布
2.3.2 チューブタイプPGA不織布
2.3.3 新規開発PGA不織布
3 近年の臨床使用の方向性を示すPGA不織布の研究
3.1 シートタイプPGA不織布
3.1.1 膵損傷と膵液漏出の予防効果
3.1.2 内視鏡的粘膜下層剥離術における潰瘍の処置
3.1.3 肝臓切除手術における切離断面の被覆
3.2 チューブタイプPGA不織布
3.2.1 膵切離時の補強
3.2.2 消化管断端の補強
3.2.3 血管の縫合切離時の補強
4 おわりに
第6章 裁断化超薄膜の調製と水性表面改質材としての医用展開～熱傷創の改質・抗血栓性界面の提供～
1 はじめに
2 センチメートルサイズの高分子超薄膜
3 サブミリメートルサイズの裁断化超薄膜
3.1 裁断化超薄膜の調製法と物性
3.2 裁断化超薄膜の水性表面改質材としての応用: 熱傷創の表面改質
3.3 裁断化超薄膜の水性表面改質材としての応用: 抗血栓性界面の提供
4 おわりに
第7章 シルクフィブロイン複合材料の心臓修復パッチ材料への応用
1 はじめに
2 心臓修復パッチ
3 生体吸収性心臓修復パッチの開発
4 おわりに
第8章 綿形状人工骨充填材
1 はじめに
2 綿形状人工骨充填材
2.1 成分
2.2 繊維化
2.3 使用方法
3 おわりに