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Biomimetic fabrication of cytokine-releasing scaffolds with organic/inorganic dual carrier system

Research Project

Project/Area Number 22KF0412
Project/Area Number (Other) 22F21044 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section外国
Review Section Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

大矢根 綾子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 総括研究主幹 (50356672)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) PAL ANIRUDDHA  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsリン酸カルシウム / アパタイト / コーティング / 骨組織再生 / 複合層 / フッ素 / 塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF) / 足場材 / コラーゲン / 塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)
Outline of Research at the Start

サイトカイン(細胞増殖因子、分化誘導因子など)を組み合わせた組織再生用足場材は、in vivo組織再生用足場材として有用と期待される。しかし、サイトカインの多くは安定性に乏しいため、その活性保持と局所濃度コントロールが課題となっている。本研究では、生体親和性に優れたバイオミネラルをマトリックスとして用い、サイトカインを内包・安定化し、体液環境下で適切な濃度で徐放するサイトカイン徐放性足場材の設計・構築を進める。物理化学的評価に加え、細胞や動物を用いた試験を行い、組織再生用足場材としての機能実証を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

サイトカイン(細胞増殖因子、分化誘導因子など)を組み合わせた足場材には、in vivo組織再生を促進する効果が期待される。しかし、ある種のサイトカインは安定性に乏しいため、その活性保持と局所濃度コントロールが課題となっている。そこで本研究は、サイトカインを担持・安定化し、体液環境下で適切な濃度で徐放するサイトカイン徐放性足場材の構築を目的とした。
血管新生や骨組織の再生促進に有効なサイトカインである塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を、生体親和性材料(ヒト硬組織の主要無機成分)であるアパタイトの薄層に担持し、得られたbFGF担持アパタイト層(以後、複合層)の組成・構造制御に基づくbFGF徐放制御を試みた。前年度(令和4年度)は、複合層にフッ素を種々の含有量となるよう添加し、bFGF担持量およびbFGF徐放挙動に与える影響を明らかにした。令和5年度は、前年度の結果から選定された複合層について、透過電子顕微鏡、レーザー顕微鏡等による精密構造分析を行い、複合層のマクロ構造および結晶構造と、bFGF徐放挙動との相関を明らかにした。これらの結果に基づき、bFGFの局所濃度コントロールを可能にする足場材の設計・構築指針を提案し、国際的学術論文誌上で発表を行った。
さらに、上記の研究で得られた知見を参考とし、bFGF以外の低分子薬物を担持したリン酸カルシウム粒子についても検討を進め、エージング時間・構造制御に基づく薬物徐放制御を実証し、国際的学術論文誌上で発表を行った。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Fabrication of Ciprofloxacin-Immobilized Calcium Phosphate Particles for Dental Drug Delivery2024

    • Author(s)
      A. Pal, A. Oyane*, T. Inose, M. Nakamura, E. Nishida, H. Miyaji
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 17 Issue: 9 Pages: 2035-2035

    • DOI

      10.3390/ma17092035

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fluoride-Incorporated Apatite Coating on Collagen Sponge as a Carrier for Basic Fibroblast Growth Factor2024

    • Author(s)
      Aniruddha Pal, Ayako Oyane, Maki Nakamura, Kenji Koga,Erika Nishida, Hirofumi Miyaji
    • Journal Title

      International Journal od Malecular Sciences

      Volume: 25(3) Issue: 3 Pages: 1495-1495

    • DOI

      10.3390/ijms25031495

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Rapid regeneration of artificial enamel using laser-assisted biomineralization: With and without mesoscale hierarchy in hydroxyapatite rods2024

    • Author(s)
      Kazuo Onuma, Pal Aniruddha, Miyabi Makino, Ikuko Sakamaki, Maki Nakamura, Saori Tanaka, Hirofumi Miyaji, Ayako Oyane
    • Journal Title

      Materials Today Communications

      Volume: 38 Pages: 108030-108030

    • DOI

      10.1016/j.mtcomm.2024.108030

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] バイオミネラリゼーションに着想を得た高機能バイオマテリアルの創製2023

    • Author(s)
      大矢根綾子
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会第45回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] バイオセラミックスの基礎~異分野融合研究の最前線2022

    • Author(s)
      大矢根綾子
    • Organizer
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 研究代表者のホームページ

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/a-oyane/

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] 大矢根の研究

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/a-oyane/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 産総研 ナノ材料研究部門 ナノバイオ材料応用グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/nmri/nb-md/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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