超高齢社会に寄与する新規医・工学融合型インプラント表面性状の構築と戦略的治療応用
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20K10082
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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 57050:Prosthodontics-related
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| Research Institution | Aichi Gakuin University |
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Principal Investigator |
武部 純 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (50295995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 健介 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任教授 (00283408)
本田 雅規 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (70361623)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 歯科補綴学 / 歯幹細胞 / 新生骨形成 / 純チタン / 口腔インプラント / 表面処理 / 陽極酸化水熱理チタン / 傾斜機能型ナノハイブリッドチタンインプラント / 細胞増殖 / ALP活性 / 歯髄幹細胞 / 陽極酸化水熱処理チタン / 陽極酸化・水熱処理チタン / 歯学 / 超高齢社会 / インプラント / 表面性状 |
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| Outline of Research at the Start |
SA処理法により開発・検討してきた傾斜機能型ナノハイブリッドチタン（SA処理cpTi）表
面性状の機能・特性をさらに向上させた新規ハイブリッド型インプラントの臨床応用を目指して、申請期間(2020-2023年度)に本研究計画を実施する。研究の進め方は、①タンパク質(アルブミン)や機能性ペプチドを吸着・固定化した新規ハイブリッド型インプラント表面性状の構築を目的とする。②新規インプラントへ幹細胞を併用した戦略的治療応用を目的として、表面性状が歯髄由来幹細胞(DPMSCs)に与える影響に関する生物学的評価を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度では、SA処理cpTi表面上におけるアルブミン固定化処理法（タンパク質：Alb）について、共同研究者による先行研究データと合わせて検証した。その結果、Alb水溶液濃度によるAlb吸着量は、10mg/mLのAlbでは吸着量は5ng/cm2程度となり、一方、25mg/mLのAlbでは吸着量は15ng/cm2となることを確認した。さらに、Albの濃度と試料表面上における吸着量との関係では、濃度25mg/mL以上では吸着量はプラトーに達することが確認できていることから、SA処理cpTi表面上に固定するAlb至適濃度は25mg/mLとして、in vivo実験系を施行してくこととした。2022年度では、in vivo実験系構築のために必要なデータ取得を目的として、11週齢雄性SDラット頭頂骨の左右に試料移植のための窩洞を形成後、SA処理cpTi（直径4.1mm）を埋入し、片側のSA処理cpTi上にラット由来歯髄幹細胞（rDPSCs）を移植した。埋入・移植4週間後にμCTにより新生骨形成を確認後、試料を含む周囲組織を採取した。μCT及び電子顕微鏡による観察の結果、SA処理cpTi埋入群とSAcpTi埋入＋rDPSCs移植群では、共にSAcpTi表面上に硬組織の形成が確認された。また、SAcpTiを含む周囲組織より組織切片を作成後、Toluidine Blue O染色による観察を行った結果、両群では、共に新生骨の形成が確認された。骨接触率を分析した結果、両群では有意差を認め、SAcpTi埋入＋rDPSCs移植群では高い結果となった。この結果は、SA処理により形成されたHA結晶を含むナノ構造を有する陽極酸化被膜の物理化学的な表面性状が骨形成過程に影響を与えたと考えられ、rDPSCの移植はSA処理表面上での新生骨形成の促進に有効であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請者らは、SA処理cpTi（純チタン(cpTi)表面上に陽極酸化・水熱処理を施して製作した傾斜機能型ナノハイブリッドチタン）表面性状の機能特性をさらに向上させることを目的として、新規ハイブリッド型インプラントの開発を目指している。2022年度では、2021年度にSAcpTi表面上に固定したアルブミン（Alb)の水溶液濃度を再検証した結果、実績概要に記載したように本研究計画に適した濃度であることが確認できた。これにより、2022年度以降の研究計画では、25mg/mLのAlb水溶液を実験に供することとし、2022年度はin vivo実験系を構築してSA処理cpTi上でのrDPSC移植による新生骨形成の促進効果を確認することができた。続く2023年度では、2022年度に実施したin vivo実験系を用いて、SA処理cpTi（Alb固定）埋入群とSAcpTi（Alb固定）埋入＋rDPSCs移植群におけるSA処理cpTi（Alb固定）上での硬組織の形成をμCTと電子顕微鏡にて検証、解析する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ラット由来歯髄幹細胞（rDPSCs）を用いて以下の研究を行う予定である。
Alb固定を施したSA処理cpTi（純チタン(cpTi)表面上に陽極酸化・水熱処理を施して製作した傾斜機能型ナノハイブリッドチタン）表面上における新生骨形成を検証するための動物実験を予定している。
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Report
(3 results)
Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Efficacy of extracellular vesicles from dental pulp stem cells for bone regeneration in rat calvarial bone defects2021
Author(s)
Yuka Imanishi, Masaki Hata, Ryohei Matsukawa, Atsushi Aoyagi, Maiko Omi, Makoto Mizutani, Keiko Naruse, Shogo Ozawa, Masaki Honda , Tatsuaki Matsubara,Jun Takebe
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Journal Title
Inflamm Regen
Volume: 41
Issue: 1
Pages: 12-12
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Sustainable Effects of Human Dental Pulp Stem Cell Transplantation on Diabetic Polyneuropathy in Streptozotocine-Induced Type 1 Diabetes Model Mice.2021
Author(s)
Masaki Hata, Maiko Omi, Yasuko Kobayashi, Nobuhisa Nakamura, Megumi Miyabe, Mizuho Ito, Tasuku Ohno, Yuka Imanishi, Tatsuhito Himeno, Hideki Kamiya, Jiro Nakamura, Hitoshi Miyachi, Shogo Ozawa, Ken Miyazawa, Akio Mitani, Toru Nagao, Shigemi Goto, Jun Takebe, Tatsuaki Matsubara, Keiko Naruse
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Journal Title
Cells
Volume: 10
Issue: 9
Pages: 2473-2473
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Transplantation of human dental pulp stem cells ameliorates diabetic polyneuropathy in streptozotocin-induced diabetic nude mice: the role of angiogenic and neurotrophic factors2020
Author(s)
Masaki Hata, Maiko Omi, Yasuko Kobayashi, Nobuhisa Nakamura, Megumi Miyabe, Mizuho Ito, Eriko Makino, Saki Kanada, Tomokazu Saiki, Tasuku Ohno, Yuka Imanishi, Tatsuhito Himeno, Hideki Kamiya, Jiro Nakamura, Shogo Ozawa, Ken Miyazawa, Kenichi Kurita, Shigemi Goto, Jun Takebe, Tatsuaki Matsubara, Keiko Naruse
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Journal Title
Stem cell research and therapy
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 236-236
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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