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マテリアル・ボーンバイオロジーの構築

Research Project

Project/Area Number 19656180
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

中野 貴由  Osaka University, 大学院・工学研究科, 教授 (30243182)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 多根 正和  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (80379099)
永瀬 丈嗣  大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 助教 (50362661)
馬越 佑吉  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029216)
田畑 泰彦  京都大学, 再生医科学研究所, 教授 (50211371)
小林 章郎  大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 准教授 (70285287)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywordsボーンバイオロジー / 生体材料 / 微小領域X線回折法 / 骨質 / 異方性インプラント / 応力遮蔽効果 / 表面溝 / 多孔質体 / 金属インプラント / ベータ型Ti合金 / 弾性定数 / 力学特性 / 一方向性孔 / 骨再生 / アパタイト結晶
Research Abstract

医学・生物学的手法とともに、材料工学的手法によるマテリアルバイオロジー構築のための機能性金属ならびに機能性金属系インプラントの有効性を実証することを目的とした。同時に骨微細構造の立場からの骨質の解析法を樹立することを目指した。その結果、本年度は様々な合金組成や形状を持つインプラントを用いて、in vivo、in vitroでの骨質、骨量の再生について、最適化を試みるとともに、その再生機構、さらには「Material Bone Biology(マテリアル・ボーンバイオロジー)」、いわゆる材料骨生物学という、生体骨と金属材料をはじめとするマテリアルとの近未来型の新たな関係を築くための礎を構築した。
単孔型小型インプラントにおける孔内新生骨の再生では、例えば長管骨において、微細構造の配向性が新生骨の形成に極めて関係が深いことを明らかにした。これは、2次元PSPC搭載微小領域X線回折法を駆使することで達成され、新生骨は骨長手方向に対して、高い骨質を示す。一方で、3次元的な表面溝構造を有する場合には、骨量の回復は骨長手方向との傾角には強く依存せず、骨質のみへの影響が示唆された。さらに、直列型インプラントにおいては、応力遮蔽効果の影響が小さく、溝構造と主応力方向との相関関係が重要であった。さらに、人為的な積層によるポーラスインプラントの作製は、骨配向化の促進に対し有効であるものと考えられ、実際に0.3μm程度の任意形状でのソリッド部を有する場合には、低ヤング率特性を発揮可能なインプラントとなった。
以上の知見は、金属の異方性を利用することで、骨再生機能を高めることを可能とする新たな技術として、今後期待される。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (2 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 異方性のバイオマテリアルサイエンス2009

    • Author(s)
      中野貴由
    • Journal Title

      日本バイオマテリアル学会 27

      Pages: 5-6

    • NAID

      10024786180

    • Related Report
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  • [Journal Article] The evaluation of preferential alignment of biological apatite(BAp)crystallites in bone using transmission x-ray diffraction method, Advance in x-ray Analysis2008

    • Author(s)
      K. Sasaki, T. Sasaki, T. Nakano, et al.
    • Journal Title

      Advance in X-ray Analysis 51

      Pages: 155-161

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Peculiar elastic behavior of Ti-Nb-Ta-Zr single crystals2008

    • Author(s)
      M. Tane, S. Akita, T Nakano, et al.
    • Journal Title

      Acta Materialia 56

      Pages: 2856-2863

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 大理石骨病(op/op)マウスの大腿骨骨幹中央断面部での生体アパタイト結晶の配向性分布2008

    • Author(s)
      李志旭、中野貴由, ら
    • Journal Title

      日本金属学会誌 72

      Pages: 85-90

    • NAID

      10021149593

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preferential orientation of biological apatite crystallite in original, regener ated and diseased cortical bones2008

    • Author(s)
      T. Nakano, T. Ishimoto, et. al.
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan 118

      Pages: 313-315

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of BAp orientation using mouse models for osteoporosis (OPG-KO) and osteopetrosis (op/op)2007

    • Author(s)
      Jee-Wook Lee. T. Nakano, et. al.
    • Journal Title

      Materials Science Forum 561-565

      Pages: 761-764

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コラーゲン走行に基づくアパタイトの石灰化と配向形成2008

    • Author(s)
      中野貴由
    • Organizer
      第28回骨形態計測学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-07-27
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] BAp orientation analysis in original, regenerated and pathological bone tissues2007

    • Author(s)
      T. Nakano
    • Organizer
      Asian BioCeramics Symposium
    • Place of Presentation
      Osaka City University
    • Year and Date
      2007-09-26
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  • [Book] ますます重要になる細胞周辺環境の科学技術-細胞の存在、増殖、機能のコントロールから再生医療まで-2009

    • Author(s)
      中野貴由, 石本卓也
    • Publisher
      (株)メディカル ドウ(in press)(未定)
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/MSP6-HomeJ.htm

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 硬組織の評価方法2007

    • Inventor(s)
      中野貴由, ら
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪大学総長
    • Industrial Property Number
      2007-190961
    • Filing Date
      2007-07-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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