抗血栓性高分子のバリア機能の原因を解明ー 中性子散乱による中間水の状態の解析に成功ー

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2026-07-21 総合科学研究機構,高エネルギー加速器研究機構,J-PARCセンター,九州大学

総合科学研究機構(CROSS)、高エネルギー加速器研究機構(KEK)、J-PARCセンター、九州大学などの共同研究グループは、中性子散乱を用いて抗血栓性高分子PMEAの血栓形成抑制機構を解明した。ECMO回路のコーティング材として利用されるPMEAでは、血液との界面に特殊な「中間水」が存在し、血栓形成を防ぐバリア層として機能すると考えられていたが、その実態は不明だった。研究では、中性子準弾性散乱によりPMEAに結合した水分子の運動を解析し、通常の水より10~100倍遅く運動する中間水の存在を初めて実証した。さらに、原子間力顕微鏡(AFM)の結果と組み合わせ、中間水はPMEAのナノメートルスケールのミクロ相分離構造内で空間的に制限されていることを明らかにした。本成果は、抗血栓性の発現機構を分子レベルで解明したものであり、高性能なECMO回路や人工臓器などの医療機器向け抗血栓材料の設計指針となることが期待される。

抗血栓性高分子のバリア機能の原因を解明ー 中性子散乱による中間水の状態の解析に成功ー
図 中間水の運動の様子の模式図。

<関連情報>

生体適合性ポリ(2-メトキシエチルアクリレート)中の中間水分子の動態を準弾性中性子散乱法によって明らかに Dynamics of Intermediate Water in Biocompatible Poly(2-methoxyethyl acrylate) Revealed by Quasi-Elastic Neutron Scattering

Hideki Seto,Daiki Murakami,Taiki Tominaga,Shohei Shiomoto,and Masaru Tanaka
The Journal of Physical Chemistry B  Published: June 25, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.6c02094

Abstract

Biocompatible polymers play a critical role in biomedical devices. A prominent example is poly(2-methoxyethyl acrylate) (PMEA), the biocompatibility of which is attributed to the presence of “intermediate water”, which exhibits physical properties distinct from bulk water. Although various methods have investigated intermediate water features, the fundamental origin of its formation remains elusive. In this study, quasi-elastic neutron scattering was employed in combination with selective deuteration to independently investigate the dynamics of water molecules and PMEA chains. Our results resolved four modes of water motion: global diffusion, slow local diffusion, fast local diffusion, and molecular reorientation. This dynamics hierarchy aligns with the behaviors reported for poly(ethylene oxide); however, the PMEA hydration water molecules exhibit enhanced localization due to the microphase separation within the PMEA-water system.

医療・健康
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