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Ethanol pretreatment of nanoPGA/PCL composite scaffolds enhances human chondrocyte development in the tissue-engineered auricle constructs

Research Project

Project/Area Number 19K10020
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56070:Plastic and reconstructive surgery-related
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

Noritaka Isogai  近畿大学, 医学部, 教授 (90203067)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 諸富 公昭  近畿大学, 医学部, 准教授 (10388580)
楠原 廣久  近畿大学, 医学部, 講師 (50388550)
和田 仁孝  和歌山県立医科大学, 医学部, 准教授 (10460883)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsEthanol treatment / scaffold / cartilage / tissue engineering / ear / hydrophilicity / Cartilage / ethanol treatment / 軟膏再生 / 生分解性ポリマ- / 新水可改質 / ナノファイバ-
Outline of Research at the Start

本研究では、疎水性ポリマー材料の表面に親水性を付与する表面改質の手法として、OH 基を持ち水との親和性が高いエタノール浸漬処理を行って、人工ポリマー材料の疎水性表面に親水性を付与する。具体的には、新規に開発した複合型吸収性ナノファイバー足場の表面性状をエタノール浸漬処理にて親水性に改質し、人工材料の表面改質が軟骨基質産生および長期形状維持に及ぼす促進効果について検討する。このような細胞と材料表面との間に形成される接着性タンパク質 (バイオインターフェイス) に関する研究は、再生医療を臨床応用する上で必須な基盤技術と考えられる。

Outline of Final Research Achievements

Human chondrocytes were seeded onto three-dimensional bioresorbable composite scaffolds (PCL with surface coverage of nanoPGA) either with or without ethanol pretreatment and then implanted into athymic mice for 10 and 20 weeks. After implantation for 10 weeks, constructs of human auricular chondrocytes seeded onto ethanol-treated scaffolds were covered with glossy cartilage. RT-qPCR analyses of chondrocytes grown on ethanol-treated scaffolds showed greater expression levels for several cartilage-related genes compared to cells developed on untreated scaffolds with statistically significantly increased SRY-box transcription factor 5 (SOX5) and decreased interleukin-1α (inflammation-related) expression levels. Findings suggest enhancing nanoPGA/PCL scaffold hydrophilicity utilizing ethanol improves the cellular microenvironment and cartilage regeneration in tissue-engineered auricle constructs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

耳介軟骨の再生誘導技術を臨床応用する上で、耳介特有の3次元形状が単に再現されるのみでなく、長期的形状が維持され、成長や経年変化についても考慮されていることが望まれる。今回の研究より、エタノール表面改質した複合型吸収性スキャフォールド(耳介足場)は、高い軟骨再生能と三次元耳介形状を長期維持するために必要な高い力学的特性を有しており、今後、本表面改質技術は3次元形状軟骨の再生誘導を臨床応用する上で、有用な基盤技術になると考えられる。

Report

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

    (9 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Ethanol treatment of nanoPGA/PCL composite scaffolds enhances human chondrocyte development in the cellular microenvironment of tissue-engineered auricle constructs.2021

    • Author(s)
      Hirano N, Kusuhara H, Sueyoshi Y, Teramura T, Murthy A, Asamura S, Isogai N, Jacquet RD, Landis WJ
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 16(7) Issue: 7 Pages: e0253149-e0253149

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0253149

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An analytical study of neocartilage from microtia and otoplasty surgical remnants: A possible application for BMP7 in microtia development and regeneration2020

    • Author(s)
      Childs RD, Nakao H, Isogai N, Murthy A, Landis WJ
    • Journal Title

      PLos One

      Volume: 15(6) Issue: 6 Pages: e0234650-e0234650

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0234650

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高生体親和性人工耳介の開発と実用化2021

    • Author(s)
      磯貝典孝
    • Organizer
      第20回日本再生医療学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 複合吸収性スキャフォ-ルドを用いた耳介形状軟骨の再生誘導におけるエタノ-ル前処置の有効性2021

    • Author(s)
      平野成彦
    • Organizer
      第30回日本形成外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 耳介再生医療の実用化に向けた高生体親和性人工耳介の開発2020

    • Author(s)
      末吉 遊,磯貝典孝
    • Organizer
      第29回日本形成外科学会基礎学術集会 シンポジウム (横浜)
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ヒト耳介軟骨の再生誘導における軟骨膜細胞の役割2020

    • Author(s)
      西川侑輝,末吉 遊,平野成彦,中尾仁美,山内 誠,磯貝典孝
    • Organizer
      第29回日本形成外科学会基礎学術集会 シンポジウム (横浜)
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 微細加工装置を用いた新規再生誘導技術の現状2019

    • Author(s)
      磯貝典孝,末吉 遊
    • Organizer
      第34回日本整形外科学会基礎学術集会シンポジウム(横浜)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 形成外科領域におけるDDS技術を導入した再生医療の臨床展開2019

    • Author(s)
      磯貝典孝,末吉 遊
    • Organizer
      第35回日本DDS学会シンポジウム(横浜)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] コラゲナ-ゼ表面処理を行った微細加工軟骨の性状が軟骨再生に及ぶす影響2019

    • Author(s)
      末吉 遊,磯貝典孝
    • Organizer
      第9回日本DDS再生医療研究会(京都)
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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

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