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Development of intelligent carbon nanomaterials for innovative biomaterials for oral region

Research Project

Project/Area Number 19H03839
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 57050:Prosthodontics-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

YOKOYAMA ATSURO  北海道大学, 歯学研究院, 教授 (20210627)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 赤坂 司  北海道大学, 歯学研究院, 准教授 (00360917)
山本 悟  北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10344524)
平田 恵理  北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10722019)
高野 勇太  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (60580115)
湯田坂 雅子  名城大学, 理工学研究科, 特任教授 (70159226)
岡崎 俊也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 副研究センター長 (90314054)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Keywordsカーボンナノ物質 / インプラント / インテリジェント化 / カーボンナノホーン / 単層カーボンナノチューブ / 骨再生誘導法 / 骨形成 / 薬剤担持 / インプラント周囲炎 / 光線力学療法 / π共役拡張ポルフィリン / カーボンナノマテリアル / カーボンナノチューブ / 薬剤徐放 / デンタルインプラント / 成長因子 / 徐放
Outline of Research at the Start

本研究においては、
1. 担持した薬剤や成長因子の徐放を制御する方法を確立し、カーボンナノ物質のインテリジェント化を図り、インテリジェントカーボンナノマテリアル(i-CNMs)を創製する。
2. デンタルインプラント、GBR膜など、使用用途に応じたカーボンナノマテリアルの選択とその処理方法を確立し、動物実験にて安全性と効果を検討する。
さらに、これらを統合することにより、i-CNMsとデンタルインプラント、骨補填材、GBR膜からなる革新的口腔領域用生体材料を開発することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

In this study, application of carbon nanomaterials (CNMs) for drug carrier and controlling release of drug, surface modification of Ti with CNMs, and production of CNMs based membrane were done to develop the intelligent carbon nanomaterials (i-CNMs) with high function capable of controlling its expression. Antibiotics was loaded to CNMs. It was able to control the expression of its function by photoirradiation. Also, acceleration of bone formation was observed around Ti by surface modification of Ti with CNMs. CNMs based membrane showed excellent shielding property and maintaining the space for GBR membrane. These results suggested the invention of i-CNMs and its possibility of application for biomaterials.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は、カーボンナノマテリアル(CNMs)の物理・化学的性質に加えて生物学的特性を利用し、薬剤や成長因子をCNMsに担持するとともに、その効果発現を制御しうる革新的なCNMsを利用した生体材料(コンビネーションプロダクツ)を創製したことである。社会的意義としては、喫緊の課題であるインプラント周囲炎に対する新たな治療法の可能性とともに、骨代謝活性が低下した有病者や高齢者に対する骨形成の新たなストラテジーを示し、咀嚼機能を含めた口腔機能回復の可能性を示したことである。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

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      ACS Biomaterials Science & Engineering

      Volume: 8 Issue: 4 Pages: 1667-1675

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    • Journal Title

      Nano Research

      Volume: - Issue: 5 Pages: 4201-4211

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      10.1007/s12274-021-4026-3

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    • Journal Title

      Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology

      Volume: 49 Issue: 1 Pages: 20-29

    • DOI

      10.1080/21691401.2020.1865388

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    • Journal Title

      CARBON

      Volume: - Pages: 36-45

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2020.04.040

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    • Inventor(s)
      平田恵理,横山敦郎,岡崎俊哉,飯泉陽子
    • Industrial Property Rights Holder
      平田恵理,横山敦郎,岡崎俊哉,飯泉陽子
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-083834
    • Filing Date
      2020
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URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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