生体材料研究のための試料調製のための新しい技術

Alucent Biomedical Inc.は、血管疾患治療のための画期的な天然血管足場（NVS）技術の開発に専念するバイオメディカル企業である。加熱中の試料の動きに起因するシグナルアーチファクトを軽減する方法を検討するために、複数の試料調製技術が評価されました。生体組織の正確で再現性の高いサーモグラムを得るための試料調製法をご覧ください。

by Justin Barrett and Kevin Warner, PhD, Alucent Biomedical, and Michael Hsu,NETZSCH Instruments North America

Alucent Biomedical, Inc.は、血管疾患治療のための画期的なNatural Vascular Scaffolding (NVS)技術の開発に専念するバイオメディカル企業である。NVSは、血管形成術の際に血管を開き、開いた状態を維持するために、血管本来の構造タンパク質（すなわちコラーゲン）を光活性化タンパク質で連結するもので、恒久的なインプラントを使用しない。

製品開発研究におけるDSCの活用

製品開発戦略の一つの側面は、血管壁における光活性化分子変化を特徴づける方法をIdentify 、開発することである。細胞外マトリックスタンパク質の変化は変性温度の変化によって検出することができる。原理的には、変性温度が高いということは、NVS処理によって共有結合した細胞外マトリックスの密度が増加していることを示している。Differential Scanning Calorimetry(DSC)は、血管の構造タンパク質の変性温度のネイティブな状態と処理された状態との差を決定する技術として研究されている。DSCは生体材料の調査には日常的に使用されていないが、製品開発に役立つ生体組織の特性評価には価値がある。関連文献のレビューでは、信頼性と再現性のあるDSC結果を確実にするための試料調製と方法開発に関する議論は限られていた。

シグナル・アーティファクトを軽減する方法

加熱中の試料の移動に起因するシグナルアーチファクトを軽減する方法を検討するため、複数の試料調製技術を評価した。検討された手法には、さいの目に切った試料の密充填、容器構成（圧着蓋、貫通蓋、圧着蓋なし、蓋なし）、るつぼのサイズ、るつぼの内径に一致する試料の円盤の使用、複数の前記試料円盤の積み重ねなどがあった。これらのテストはすべて、加熱中に試料がるつぼ内で自由に動くため、一貫性のない結果をもたらしました。この現象に対処するため、Alucent Biomedical Inc.は、複数の試料円盤を積み重ねる代わりに、密閉蓋と試料の間に不活性物体を配置することで、試料を押さえつけて動きを最小限に抑えることができるというアイデアにたどり着いた。試料と不活性物体の両方のサイズと形態は、最適な熱伝達を可能にするために、るつぼ鍋の底と試料の接触面積を最大にする、るつぼの内径に一致する円盤に選ばれた。最後に、不活性物体は、基礎となる試料のシグナルを妨害する可能性のある余計なDSCエネルギーを発生させないことが必須であった。このような理由から、比較的安価で、容易に入手でき、試料の関心領域でエネルギーの発生がない感度校正標準物質としてサファイアが選ばれた。

試料調製における2つの重要な要素

1) DSCパンの内径に合わせた試料のサイジング 2) 測定中の試料の熱による移動を防ぐため、DSCパンのヘッドスペースを不活性物質で満たす図は、2つの異なる試料調製法で調製した同じ生体組織の切片から得られたサーモグラムです。図中のサーモグラム1は、試料を断片に切断して試料パンに入れることによって調製した生体組織を示しています。図のサーモグラム2は、試料の移動が最小限になるように上記の方法で調製した生体組織を示しています。

生体材料研究のための2つの試料調製技術を比較したサーモグラムで、DSC結果のアーチファクトピークを強調している。

この結果は、正確で再現性のある生体組織のサーモグラムを作成する上で重要なパラメーターは、熱による試料の移動を最小限に抑える試料調製法であることを示している。組織のサイズをDSCパンの内径に合わせ、ヘッドスペースを不活性物質で満たすことで、DSCパン内での試料の動きによる人工的なシグナルを防ぐことができます。アプリケーションノートはこちらからご覧いただけます！