アパタイト―コラーゲン複合組織における力学的つながり特性評価
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20K04155
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
藤崎 和弘 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90435678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯尾 浩平 弘前大学, 医学研究科, 客員研究員 (70613488)
山下 典理男 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (10734486)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 骨組織 / 力学試験 / 複合材料 / X線回折 / 石灰化 / Ｘ線回折 |
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| Outline of Research at the Start |
生物は構造・機能を巧みに構成し、重力や運動、外からの攻撃等によって働く力学的ストレスに対応している。生体組織の常態的「硬化」は外力に抗うための一つの手段といえ、特に陸上では組織硬化により重力下で活動するために必要な剛性を得ている。我々はコラーゲンを主とする軟組織が硬質のアパタイトと結びつき硬化する「石灰化」と、アパタイトが抜け軟化する「脱灰」による微視的な特性変化に着目し、骨組織を電気化学的に処理することで、力学特性を意図的に変える手法を提案してきた。本研究では、アパタイト結晶形成条件や基質構造を変えることで硬・軟質間をより強く「つなぐ」方法を明らかにし、新しい骨強度改善手法を提案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では「生理学的作用によらない生体組織の石灰化」による力学特性改善手法の提案を目的として、研究代表者がこれまで観察してきた通電によるアパタイト着脱現象を利用した生体組織の石灰化制御技術の確立を目指している。本研究プロジェクト期間においては、研究分担者らの有する医学・生理学的な知見と、これまで参画者らが培ってきた微視構造観察・評価技術を導入することにより、石灰化制御技術によるアパタイト―コラーゲンの強固な構造化条件を実験に基づいて調査してきた。また、組織間の「つながり」の強さを評価するための力学試験システムを製作し、生体摘出組織への負荷実験が可能な実験環境を構築した。
対象年度においては、骨のみならず腱や血管壁、半月板といった軟組織の石灰化現象に着目し、周囲温度が異なる条件下で軟組織上に形成したアパタイト結晶の構造的特徴をＸ線回折法によって評価した。特に、生体軟組織の異常石灰化形態調査の一環として、医療機関と連携して半月板の病変試料を取得し、組織の硬化形態を自作の押し込み試験装置を利用した力学試験により評価した。
研究期間全体にわたる成果として、電圧印加による骨組織の効果的な脱灰方法の樹立とその効果検証、生体軟組織へのアパタイト沈着形態の観察、及びその時の力学特性変化について実験により明らかにした。以上の活動により得られた骨組織の脱灰、並びに軟組織の石灰化挙動の特徴について、主として生体医工学やバイオエンジニアリング関連の学会にて発表した。
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Report
(4 results)
Research Products
(15 results)
