| Project/Area Number |
20K15037
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
濱井 瞭 東北大学, 歯学研究科, 助教 (00824004)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | リン酸八カルシウム / 溶解性 / タンパク質吸着 / 骨芽細胞分化 / 加水分解反応 / 溶解・析出 / タンパク質吸着・集積 / 溶解度 / リン酸カルシウム / 溶解-再析出反応 |
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| Outline of Research at the Start |
リン酸カルシウムは新生骨をその表面に形成することから，骨補填材として応用されている。生体内において準安定なリン酸八カルシウムは，溶解後，より溶解性の低い水酸アパタイト(HA)結晶を形成する。一方，溶解性が低いHAも添加的に新規HA結晶を形成する。また，生体内には骨芽細胞を活性化させるタンパク質(成長因子)が存在する。しかし，リン酸カルシウムの新規HA結晶の析出過程により調節される生体内でのタンパク質の吸着挙動と骨伝導能との関係性は明らかでない。本研究では，経時的に変化する材料界面と生体分子との相互作用の観点から，リン酸カルシウムの溶解性と骨伝導性との関係性を細胞レベルで系統的に解明することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度では，リン酸八カルシウム(OCP)の加水分解のプロセスの違いにより，成長因子モデルタンパク質の吸着挙動が変化する可能性が見出された。本年度では，異なる加水分解プロセスで得られる低溶解性リン酸カルシウムの化学構造および組成を分析した。また，OCPと異なる加水分解プロセスで得られた低溶解性リン酸カルシウムの成長因子吸着前後における細胞応答を評価することを目的とした。
低溶解性リン酸カルシウムのCa/Pモル比は，OCPと比較して増加したが，OCPの加水分解プロセスによらず同程度の値を示した。しかし，低溶解性リン酸カルシウム結晶中のリン酸化学種の存在割合は，加水分解のプロセスで異なる可能性が赤外分光分析により示唆された。この傾向は，以前に透過型電子顕微鏡により観察されたこれら低溶解性リン酸カルシウムの結晶形態との関連性が考えられた。
細胞増殖に関わる成長因子を吸着したOCPおよび低溶解性リン酸カルシウム上でマウス骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)を培養し，細胞応答性を評価した。成長因子吸着前後のMSCの骨芽細胞分化の度合いは，低溶解性リン酸カルシウムが得られる加水分解プロセスによって変化した．また，細胞分化に関わる成長因子を吸着したこれらリン酸カルシウム上でMSCを培養した場合でも，骨芽細胞分化の度合いは同様の傾向を示した。本年度で見出された研究成果より，OCPの加水分解プロセスにより調節される成長因子吸着がMSCの骨芽細胞分化と関連する可能性が示唆された。
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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
前年度の成長因子モデルタンパク質の吸着挙動の解析および細胞培養条件の予備実験を基に，OCPの加水分解のプロセスの違いによるタンパク質吸着と骨再生に関わる細胞の活性化との関係性を検討するに至ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度にむけて，リン酸カルシウムの表面状態とタンパク質の吸着挙動との関係性を詳細に検討し，異なる加水分解プロセスでOCPから得られるリン酸カルシウム上で細胞の応答性が変化する機序を考察することで，研究成果をまとめる予定である。
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