Biomaterial

プラズマバイオマテリアル

無機反応

液中での無機反応への応用として、金属ナノ粒子合成の研究を筑波大学の長崎幸夫教授と行った。金ナノ粒子は妊娠検査薬のようなバイオセンサーなどに用いられる。塩化金酸溶液(HAuCl4)に対してLFジェットを照射することで、溶液中の金イオンが還元され溶液表面に金箔が析出したが、モル濃度を下げて照射することで液体表面の場所により異なる色を示すようなマトリックスが形成された。これは各部において粒子径が異なる金ナノ粒子が合成された事を意味している。

さらに、液中に分散剤を混ぜるなど実験条件を最適化することで、粒子径がそろったナノ粒子が分散したコロイド溶液を得ることが出来た。プラズマによる液中ナノ粒子合成は古くから行われているが、この手法は、還元と同時にナノ粒子の表面を修飾することが可能であり、不純物となってしまう還元剤などを用いることなく、コアシェル型バイオセンサーを合成する手法としての利用が期待される。

有機反応

液中での有機反応への応用に関しても長崎教授との共同研究により進めた。LFジェットを液体モノマーに照射することで重合反応が進行し、重合開始剤などを使うことなく室温にて重合を行うことが可能である。一例として、モノマー(ジビニルベンゼン)を塗布した濾紙に対してLFジェットを用いて処理を行ったところ、濾紙表層のみで重合反応が進み、プラズマ処理を行ったもののみが水滴をはじくように変化した。このような重合反応そのものは低圧のプラズマを用いて古くから行われているが、低圧下ではイオンなどが化学結合エネルギーよりも高い運動エネルギーを持つために、表面のポリマー構造に欠陥をもたらすことが多いという問題点があり、緻密な膜構造が要求されるバイオマテリアルでは用途が限定的であったが、大気圧低温プラズマを用いることでこのような問題点が解決可能である。

現在では、一般的なモノマーの重合ではなく、カテーテルやステントなどに用いる生体適合性表面を作製することを目的とし、プラズマ処理に適したバイオマテリアルを開発するという観点からも研究を進めている。例えば、生体適合性の良いモノマーと、プラズマに反応しやすい官能基を持つモノマーの共重合体を基板に塗布した後に、LFジェットを照射して架橋反応を起こすことで、基材と強固に接着する膜を構築することに成功している。また、ドラッグデリバリー用のナノミセル微粒子を液中プラズマプロセスにより架橋処理を行ったり、近赤外バイオイメージングの粒子表面を気相中でプラズマ処理することで、生体内安定性を高めるなど、ナノ粒子に対しても応用範囲は非常に広い。

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