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コラーゲンの製造と応用展開

  • Manufacturing、Application and Development of Collagens
※こちらの書籍は,電子書籍(eBook)として販売をしております。
・価格3,600円(税抜)
丸善販売サイト「Knowledge Worker」にてPDF版販売中!
http://kw.maruzen.co.jp/ims/itemDetail.html?itmCd=1024390810

★ 「コラーゲン」の基礎研究から応用までをまとめた成書
★ 従来の天然コラーゲンから人工コラーゲンまで、素材別に製造方法から用途まで解説
★ 食品、化粧品、医療用と分野別に開発技術を詳述

商品コード: T0653

  • 監修: 谷原正夫
  • 発行日: 2009年6月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、225ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0071-9

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  • 天然コラーゲン / 人工コラーゲン / 人工皮膚 / 人工血管 / 生体材料 / 軟骨再生 / スキンケア

刊行にあたって

 コラーゲンは、動物に最も豊富に存在するタンパク質であるため、古くから活発に利用されてきた。食品や化粧品だけでなく、人工皮膚や人工血管などの医療用材料や医薬品安定化剤としても用いられている。ところが、日本を含む世界各地で代表的なコラーゲンの原料供給動物であるウシの狂牛病感染が発生し、かつ狂牛病の病原体であるタンパク質のプリオンが通常の殺菌や滅菌工程では不活性化されないことがわかったことにより、コラーゲンの安全性に疑問が生じることとなった1)。ウシに次ぐコラーゲンの原料供給動物であるブタについても、内在性レトロウイルスの存在が指摘されている2)。
 このような動物由来コラーゲンの安全性に対する懸念から、コラーゲンの無制限な使用の見直しが行われ、例えば化粧品では安全性を重視して、よりヒトとの種間距離が遠い、即ち共通感染性病原体の危険性が少ない魚類由来のコラーゲンが用いられるようになった。さらに、遺伝子組換えコラーゲンや化学合成によるコラーゲン作製の試みも行われるようになり、価格や生産量に制限はあるものの使用できるコラーゲンの選択肢が広がっている。このような現状において、コラーゲンの使用にあたっては、リスク-ベネフィットの観点から、目的とする機能に必要十分な性能を有するコラーゲンを選択することが要求される。本書はこのような要求に答えることを目的としており、コラーゲンを使用する製品の開発者の一助となれば幸いである。

< 文献 >
 1) A.Aguzzi、 F.Montrasaio、 PS.Kaeser、 Nat Rev Mol Cell Biol、 2、 118-126(2001)
 2) T.Ericsson、 B.Oldmixon at al.、 J Virol、 75、 2765-2770(2002)
(『刊行にあたって 「なぜ、いま、コラーゲンか」』より)

2009年5月  奈良先端科学技術大学院大学 谷原正夫

著者一覧

谷原正夫   奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 教授
奥山健二   大阪大学 大学院理学研究科 高分子科学専攻 教授
川内義一郎  名古屋大学 大学院工学研究科 助教   
阿蘇 雄   (前)(株)高研 研究所 所長
宮田暉夫   (株)高研 相談役
肥塚正博   新田ゼラチン(株) 営業本部 開発部 マネージャー
野村義宏   東京農工大学 農学部附属硬蛋白質利用研究施設 准教授安達敬泰   広島県産業科学技術研究所 研究員
吉里勝利   広島大学名誉教授;大阪市立大学 医学研究科 客員教授;(株)フェニックスバイオ 学術顧問
山本恵一   新田ゼラチン(株) 営業本部 開発部 チームリーダー
服部俊治   (株)ニッピ バイオマトリックス研究所 所長 
片倉健男   テルモ(株) 研究開発センター 開発管理部 主席推進役
陳 国平   (独)物質・材料研究機構 生体材料センター 高分子生体材料グループ グループリーダー
川添直輝   (独)物質・材料研究機構 生体材料センター 高分子生体材料グループ 研究員

目次

序章 コラーゲン開発の現状と展望

【 第 1 編 コラーゲンの基礎 】

第1章 コラーゲンの分子構造・高次構造
1. はじめに
2. 1次構造

3. 分子構造
3.1 らせんの動径投影
3.2 天然コラーゲンからのアプローチ
3.2.1 triple-helixモデル以前の研究
3.2.2 triple-helixモデル
3.2.3 天然コラーゲンの繊維構造解析
3.3 モデルペプチドからのアプローチ
3.3.1 ヘリカルツイスト
3.3.2 コラーゲンモデルペプチドの構造解析
3.3.3 ペプチド主鎖のコンフォメーション
3.3.4 水和水の結合パターン

4. Hypによるtriple-helix構造の安定化と不安定化
4.1 水和説
4.2 誘起効果説
4.3 puckering説(propensity-based hypothesis)

5. 高次構造(D-stagger構造)
6. おわりに

第2章 コラーゲンの基本物性
1. はじめに
2. コラーゲンとは
3. コラーゲンの種類
4. コラーゲン分子の特徴

5. コラーゲンの物性
5.1 溶解性および抽出法
5.2 熱安定性
5.3 ゼラチンのゲル化
5.4 機械的強度
5.5 生体や組織との親和性

6. まとめと展望

【 第 2 編 コラーゲン各論 】

第1章 ウシコラーゲンの製造と応用
1. はじめに

2. コラーゲン分子
2.1 コラーゲンの構造
2.2 コラーゲン分子の鎖組成

3. コラーゲン線維
4. コラーゲン分子架橋の生成
5. コラーゲンの多様性

6. コラーゲン溶液の調製
6.1 酸可溶性コラーゲンの調製
6.2 アルカリ可溶化コラーゲンの調製
6.3 タンパク質分解酵素処理によるコラーゲンの調製
6.4 中性塩可溶性コラーゲンの調製

7. ウシ由来アテロコラーゲンの安全性確保について

8. アテロコラーゲンの応用について
8.1 コラーゲン溶液の性質
8.1.1 粘度
8.1.2 旋光度
8.1.3 線維再生
8.2 成形(Shape Formation)
8.3 物理的修飾(Physical Modification)
8.4 化学的修飾(Chemical Modification)
8.5 医療分野への応用
8.6 医薬品の徐放性担体としての応用
8.7 アテロコラーゲンセルトランスフェクションアレイ

9. おわりに

第2章 ブタ由来コラーゲン
1. はじめに
2. 豚由来コラーゲンの産業的利用

3. 豚由来コラーゲン製造方法の基礎
3.1 豚原料
3.2 可溶性コラーゲンの製造方法
3.2.1 製造方法の基礎
3.2.2 豚原料の入手
3.2.3 豚皮の使用部位
3.2.4 豚皮から真皮層の取り出し
3.2.5 可溶性コラーゲンの抽出
3.2.6 可溶性コラーゲンの精製方法
3.3 高圧噴射法を用いた新しい可溶性コラーゲンについて

4. 豚由来コラーゲンの物理化学的特性について
4.1 分子量分布
4.2 変性温度
4.3 アミノ酸組成
4.4 ゲル化速度
4.5 ゲル強度

5. 豚由来コラーゲンの応用展開
5.1 食品分野
5.2 化粧品分野
5.3 細胞培養分野
5.4 医療分野
5.4.1 生体材料への利用
5.4.2 再生医療への利用

6. おわりに

第3章 マリンコラーゲン
1. はじめに
2. マリンコラーゲンの基礎知識
3. マリンコラーゲンの製造方法
4. コラーゲンを食べることにより期待される効果
4.1 加水分解コラーゲンの代謝に関する研究
4.2 コラーゲン摂取による骨密度改善効果に関する研究
4.3 関節リウマチ(RA)モデル動物への効果
4.4 変形性関節症(OA)モデル動物への効果
5. おわりに

【 第 3 編 新世代コラーゲン 】

第1章 遺伝子組換えコラーゲン
1. はじめに
2. カイコにおける組換えヒトIII型コラーゲン生産系の開発
2.1 ミニコラーゲンの合成
2.1.1 ベクターの構築
2.1.2 ミニコラーゲン合成トランスジェニックカイコの作出
2.1.3 組換えミニコラーゲンの解析
2.2 プロリン水酸化ミニコラーゲンの合成
2.2.1 一過性発現実験によるカイコプロリン水酸化酵素活性の測定
2.2.2 プロリン水酸化ミニコラーゲン合成トランスジェニックカイコの作出
2.3 プロリン水酸化全長コラーゲン合成の試み
2.3.1 全長コラーゲン合成トランスジェニックカイコの作出
3. 今後の展開

第2章 化学合成コラーゲン
1. はじめに
2. 細胞接着性の付与
3. 幹細胞の神経分化誘導機能の付与
4. 三次元足場基材
5. おわりに

【 第 4 編 応用と展望 】

第1章 機能性食品とコラーゲン
1. はじめに

2. 機能性食品としての「コラーゲン」
2.1 食品分野における「コラーゲン」
2.2 コラーゲンペプチドの食品としての安全性
2.3 コラーゲンペプチドの食品機能

3. 栄養素としてのコラーゲンペプチド

4. コラーゲンペプチドの機能性研究
4.1 コラーゲンペプチドの皮膚への影響
4.2 コラーゲンペプチドの骨への影響
4.3 コラーゲンペプチドの関節への影響
4.4 コラーゲンペプチドの生体調節機能
4.4.1 血圧上昇抑制作用
4.4.2 消化管粘膜保護作用

5. コラーゲンペプチドの体内への吸収
5.1 コラーゲンペプチドの吸収形態
5.2 コラーゲンペプチドの腸管吸収メカニズム

6. まとめ

第2章 化粧品とコラーゲン
1. はじめに
2. コラーゲン可溶化までの歴史
3. 化粧品に利用されるまで
4. コラーゲン分子の特徴 
5. コラーゲンの精製法
6. コラーゲンとゼラチンとコラーゲンペプチド
7. コラーゲンの変性
8. I型以外のコラーゲン-コラーゲンの型について
9. コラーゲンの生理作用
10. コラーゲンの生合成-ビタミンCの必要性
11. 化粧品に配合するコラーゲン
12. スキンケアとコラーゲン
13. 保存の注意
14. コラーゲンシート
15. コラーゲン経口摂取について
16. まとめ
 

第3章 人工皮膚とコラーゲン
1. はじめに
2. コラーゲン使用人工皮膚
2.1 コラーゲン使用人工皮膚の構成および使用方法
2.2 コラーゲンの調製
2.2.1 コラーゲンの調製
2.2.2 調製した各種コラーゲンスポンジの特性in vitro
2.2.3 調製した各種コラーゲンスポンジの生体反応in vivo
2.2.4 再構築された組織に対する考察

第4章 化学合成コラーゲンの人工皮膚
1. はじめに
2. 増殖因子(bFGF)ペプチドを用いる人工皮膚
3. 三重らせん骨格を持つ抗菌性ペプチド
4. おわりに

第5章 軟骨再生のコラーゲン足場材料
1. はじめに
2. 軟骨組織の再生

3. 生体組織再生のための足場材料
3.1 生体組織の細胞をとりまく環境と三次元細胞培養
3.2 足場材料の素材としてのコラーゲン

4. コラーゲンゲルを用いた軟骨組織の再生

5. 軟骨再生のコラーゲンスポンジ足場材料
5.1 コラーゲンスポンジの作製法
5.2 コラーゲンスポンジを用いた軟骨組織の再生

6. コラーゲンと生体吸収性合成高分子との複合化
6.1 複合化の必要性とその方法
6.2 コラーゲン-PLGA複合スポンジの作製
6.3 コラーゲン-PLGA複合メッシュの作製
6.4 コラーゲン-PLGA複合組みヒモの作製

7. コラーゲン、生体吸収性合成高分子、ハイドロキシアパタイトの複合化
8. コラーゲン-PLGA複合メッシュを用いた軟骨組織の再生
9. コラーゲン-PLGA複合メッシュと間葉系幹細胞を用いた軟骨再生

10. コラーゲン複合多孔質足場材料による軟骨・骨組織の同時再生
10.1 軟骨、骨組織の再生にそれぞれ適した材料からなる階層構造材料
10.2 軟骨組織と骨組織をそれぞれ再生してから組み合わせる方法

11. 細胞の漏出を抑制できるコラーゲン-合成高分子メッシュ複合多孔質材料
11.1 足場材料からの細胞漏出の問題
11.2 合成高分子メッシュとの複合化による細胞漏出の低減
11.3 コラーゲン-合成高分子メッシュ複合スポンジを用いた軟骨組織の再生

12. おわりに
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