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Development of periodontal tissue regenerative implants by bio-3D printing technology

Research Project

Project/Area Number 20H03874
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

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

Principal Investigator

Yamada Masahiro  東北大学, 歯学研究科, 准教授 (90549982)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 江草 宏  東北大学, 歯学研究科, 教授 (30379078)
中山 功一  佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywords歯根膜 / インプラント / 生体模倣 / バイオ3Dプリンティング / 細胞工学 / メカニカルストレス / 再生医療 / 組織工学 / 歯科補綴学 / バイオ3Dプリンティング
Outline of Research at the Start

細胞を立体的に配置できる三次元バイオプリンター技術と、付着した細胞の組織再生能を高めるチタン材料を組み合わせて、実際の歯に限りなく近い人工歯を創ることを目的としている。まずは生体外で歯を支える組織(歯周組織)を立体的に作製する。その後、特殊な加工を施したチタンインプラントと組織工学的に作製した歯周組織を組み合わせて、生体内へ移植し、実際の歯と同等の機能を発揮するかどうか検証する。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to establish a tissue engineering technology that combines the bio-3D printing technology and the biomimetic titanium nanosurface modification technology to three-dimensionally induce periodontal tissue around implants. The culturing methods, 3D printing conditions, and methodology of implantation surgery were optimized as the necessary methodology for the purpose. In addition, the suppression of inflammatory reactions on biomimetic titanium nanosurfaces was obtained.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は,「生体模倣性チタン材料とバイオ3Dプリンターを応用して,生体外で歯周組織の形成を誘導する」という斬新なアプローチで困難な生体医工学的な挑戦を克服することにある。生体模倣チタンナノ表面の製作方法は確立していること,Kensanメソッドはすでに有用性の高い組織工学技術として臨床応用されており,また,歯根膜細胞は比較的採取しやすく他家移植も可能なため,本研究成果の社会的意義は,歯科再生医療における組織工学技術的および法規制的課題の多くを解決し,歯科補綴治療を革命的に進化させるとともに,再生医学,ナノ工学を含む生体材料学,細胞生物学,組織工学の学問的発展にも貢献し得る。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 7 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Substrate stiffness controls proinflammatory responses in human gingival fibroblasts2023

    • Author(s)
      Watcharaphol Tiskratok, Masahiro Yamada, Jun Watanabe, Nadia Kartikasari, Hiroshi Egusa
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1358-1358

    • DOI

      10.1038/s41598-023-28541-z

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Titanium surface with nanospikes tunes macrophage polarization to produce inhibitory factors for osteoclastogenesis through nanotopographic cues2022

    • Author(s)
      Nadia Kartikasari, Masahiro Yamada, Jun Watanabe, Watcharaphol Tiskratok, Xindie He, Yuya Kamano, Hiroshi Egusa
    • Journal Title

      Acta Biomaterialia

      Volume: 137 Pages: 316-330

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2021.10.019

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Titanium Nanosurface with a Biomimetic Physical Microenvironment to Induce Endogenous Regeneration of the Periodontium2022

    • Author(s)
      Masahiro Yamada, Tsuyoshi Kimura, Naoko Nakamura, Jun Watanabe, Nadia Kartikasari, Xindie He, Watcharaphol Tiskratok, Yoshioka Hayato, Shinno Hidenori, Hiroshi Egusa
    • Journal Title

      ACS Applied Materials and Interfaces

      Volume: 14 Issue: 24 Pages: 27703-27719

    • DOI

      10.1021/acsami.2c06679

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Titanium nanotopography induces osteocyte lacunar-canalicular networks to strengthen osseointegration2022

    • Author(s)
      He Xindie、Yamada Masahiro、Watanabe Jun、Tiskratok Watcharaphol、Ishibashi Minoru、Kitaura Hideki、Mizoguchi Itaru、Egusa Hiroshi
    • Journal Title

      Acta Biomaterialia

      Volume: 151 Pages: 613-627

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2022.08.023

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Titania nanospikes activate macrophage phagocytosis by ligand-independent contact stimulation2022

    • Author(s)
      Nadia Kartikasari, Masahiro Yamada, Jun Watanabe, Watcharaphol Tiskratok, Xindie He, Hiroshi Egusa
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 12250-12250

    • DOI

      10.1038/s41598-022-16214-2

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Titanium implants with the cementum-mimetic microenvironment induce periodontal tissue regeneration2022

    • Author(s)
      Yamada M
    • Organizer
      The 2022 West China Dental International Frontier Forum
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Endogenous regeneration of the periodontium on titanium implants with the biomimetic physical microenvironment2022

    • Author(s)
      Yamada M
    • Organizer
      FDCU International Symposium 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生体の“かたさ”と“かたち”を模倣したチタンナノ表面によるin situ歯周組織再生2022

    • Author(s)
      山田将博
    • Organizer
      第81回日本矯正歯科学会学術大会&第9回日韓ジョイントシンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体模倣ナノ表面インプラントによるin situ歯周組織再生2022

    • Author(s)
      山田将博
    • Organizer
      第65回秋季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体の物理的微小環境を模倣したチタンナノ表面による歯周組織再生2021

    • Author(s)
      山田将博
    • Organizer
      2021年度東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ・ 日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体内微小環境を再現したバイオマテリアルによる in situ 歯周組織再生2021

    • Author(s)
      山田将博, 木村 剛, 中村奈緒子, 吉岡勇人, 新野秀憲,江草 宏
    • Organizer
      第20回日本再生医療学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 歯周組織再生型インプラントを用いた新たな補綴歯科治療技術の開発2020

    • Author(s)
      山田将博
    • Organizer
      日本補綴歯科学会第129回学術大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 東北大学大学院歯学研究科 分子・再生歯科補綴学分野ホームページ

    • URL

      http://crbr.dent.tohoku.ac.jp/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学大学院歯学研究科 分子・再生歯科補綴学分野ホームページ

    • URL

      http://crbr.dent.tohoku.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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