一般的な生体高分子
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/13 07:36 UTC 版)
コラーゲン： コラーゲンは脊椎動物の主要構造であり、哺乳類で最も豊富なタンパク質である。そのため、コラーゲンは最も入手しやすい生体高分子の一つで、多くの研究目的で使用されている。コラーゲンはその機械的構造のために、高い引張強度を持ち、非毒性で吸収されやすく、生分解性のある生体適合性の高い素材である。そのため、組織感染症の治療、ドラッグデリバリーシステム、遺伝子治療など、多くの医療用途に使用されている。 シルクフィブロイン： シルクフィブロイン（SF）は、タンパク質を豊富に含む生体高分子であり、カイコ（Bombyx mori）のような異なる種類のカイコ種から得られる。コラーゲンとは対照的に、SFは引っ張り強度は低いが、不溶性で繊維状のタンパク質組成を持つため、強力な粘着性を備えている。最近の研究では、シルクフィブロインには、抗凝固作用や血小板粘着性があることがわかっている。また、シルクフィブロインは、生体外（in vitro）で幹細胞の増殖を促進することがわかった。 ゼラチン： ゼラチンはシステインからなるI型コラーゲンから得られ、動物の骨、組織、皮膚などのコラーゲンの部分的な加水分解によって生成する。ゼラチンにはA型とB型の2種類があり、A型ゼラチンはコラーゲンを酸加水分解して生成され、18.5％の窒素を含んでいる。B型は18％の窒素を含み、アミド基を持たないアルカリ加水分解によって生成される。温度が高くなるとゼラチンが溶けてコイル状になり、温度が低くなるとコイルかららせん状への変換が起こる。ゼラチンには、NH2、SH、COOHなどの多くの官能基が含まれており、非粒子や生体分子を使用してゼラチンを修飾することができる。ゼラチンは、細胞外マトリックスタンパク質であり、創傷被覆材、ドラッグデリバリー、遺伝子トランスフェクションなどの用途に応用することができる。 デンプン： デンプンは安価な生分解性の生体高分子であり、大量に供給されている。ナノファイバーやマイクロファイバーを高分子マトリックス（英語版）に添加して、デンプンの機械的特性を高め、弾力性や強度を向上させることができる。ファイバーがないと、デンプンは水分に敏感であるため、機械的性質が劣る。デンプンは生分解性があり再生可能であるため、プラスチックや医薬用錠剤など多くの用途に使用されている。 セルロース： セルロースは、安定性と強度をもたらす鎖が積み重なった非常に複雑な構造でできている。その強度と安定性は、グルコースモノマーがグリコシド結合によって結合したセルロースの直線的な形状に由来する。直線的な形状のため、分子を密に詰めることができる。セルロースは、その豊富な供給量、生体適合性、および環境への優しさから、非常に一般的な用途を持っている。セルロースは、ナノセルロースと呼ばれるナノフィブリルの形で広く使用されている。ナノセルロースを低濃度で含むと透明なゲル素材ができる。この材料は、生物医学分野で非常に有用な、生分解性の均質で緻密なフィルムに使用することができる。 アルギン酸： アルギン酸は、褐藻類から得られる最も豊富な海洋性天然高分子である。アルギン酸生体高分子の用途は、包装、繊維、食品産業から生物医学および化学工学にまで多岐にわたる。アルギン酸のゲル状で吸収性のある特性が発見されたことで、最初の用途は創傷被覆材であった。アルギン酸を傷口に塗布すると、治癒と組織再生に最適な保護ゲル層を形成し、安定した温度環境が維持される。さらに、アルギン酸の密度や繊維組成が多様であるため、薬物放出速度を容易に操作できることから、ドラッグデリバリー媒体としてアルギン酸を使用した開発が行われている。
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