酸化チタンナノチューブのゲル化による新規骨再生デバイスの創製

• Project/Area Number: 23K16100
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57050:Prosthodontics-related
• Research Institution: Osaka Dental University
• Principal Investigator: 乾 志帆子 大阪歯科大学, 歯学部, 助教 (90807695)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 骨補填材 / ハイドロゲル / TNT / 酸化チタンナノチューブ / ゲル

Outline of Research at the Start

近年ではインプラント埋入に際して若干骨量が不足するケースに対しても，埋入と同時に骨造成を行う術式も増加している．しかし，術後の遮断膜の露出やそれに伴う感染が問題となることも少なくない．本申請研究では，上記の問題点を材料学的革新から解決することを目指し，酸化チタンナノチューブのゲル化材の開発に挑戦する．骨再生に必要な細胞や各種成長因子を吸着，保持する足場としての機能を果たす本ゲル化剤を骨量が不足する部位に填入することで，インプラント，残存骨間の狭小なスペースに密着して骨に置換するまでの期間，強力に維持されることも期待でき，これまでの問題を解決できるデバイスの開発を目指す．

Outline of Annual Research Achievements

インプラント治療は補綴治療の欠かせない選択肢の一つとなり，抜歯後インプラントの即時埋入や埋入と同時期に骨増生を誘導する術式が臨床応用されている．近年，様々なナノ粒子がドラッグシステムなどに応用される研究が盛んに行われている．我々は純チタン金属に低温化学合成法により合成される酸化チタンナノチューブ（TNT）を利用した研究を推進し，TNTがラット骨髄細胞の増殖および硬組織分化誘導の向上に有用であることを明らかにしてきた．しかし，TNT自体は粉末個体であることから，そのまま骨欠損部に保持させ，均一に分散させて機能させることは困難である．そこで，TNTを骨補填材として応用するため水酸基のモノマーを添加しゲル化することで，骨欠損部にTNTを均一に分散させ，硬組織分化誘導を進めることが可能な新規骨補填材の開発を目指す．10 Mの水酸化ナトリウム水溶液800mlを作製し，そこにTiO2粉末を2g加える．そのボトルをオイルバスに入れ115℃に維持したまま，24時間攪拌還流し，得られたスラリーに超純水を加え，粉末を洗浄，塩酸を加えることで，TNT粉末を作製する．実験には，8週齢雄性SDラット24匹を用いる．ラット頭蓋骨の骨膜を剥離し，直径9mmのトレフィンバーにて窩洞を形成する．窩洞形成後，3群（各8匹）に分ける．無埋入群，ハイドロゲル埋入群，TNT粉末を10ppm含有したハイドロゲル埋入群の3群である．本年度は無埋入群およびハイドロゲル群のin vivo試験およびTNTハイドロゲルの作成まで終了している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

TNTハイドロゲルが完成したため。次年度にin vivo評価をすぐ開始する。

Strategy for Future Research Activity

TNTハイドロゲルを使用したin vivo評価を行い，３群の骨形成能の評価を行う。すべての実験結果を大阪大学関野先生とのミーティングにて解析し，論文作成を行う。