| Project/Area Number |
24K19931
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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 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
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| Research Institution | Fukuoka Dental College |
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Principal Investigator |
佐藤 平 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 講師 (80866715)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 生体吸収性骨補填材 / 炭酸含有水酸アパタイト/コラーゲン / ナノコンポジット / 生体模倣材料 / 炭酸アパタイト / コラーゲン / 骨補填材 / 生体吸収性 / 無機-有機複合体 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、新規生体吸収性人工骨材料として炭酸アパタイト/コラーゲンの創製を行う。その特徴は、生体骨の「構造」と「組成」を模倣した材料であり、「水酸アパタイト/コラーゲン骨類似ナノ複合体」と「炭酸アパタイト」という近年臨床応用が始まった二つの材料から着想を得ている。さらに、創製した新規材料を用いて、生体骨類似の構造と組成が破骨細胞による材料吸収および骨芽細胞による骨形成に与える影響を明らかにすることを学術的「問い」としている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生体骨の「構造」と「組成」を模倣した炭酸含有水酸アパタイト/コラーゲン骨類似ナノ複合体（CHAp/Col）を創製し、その生体内挙動を調査することを目的としている。具体的には、すでに臨床応用されている水酸アパタイト/コラーゲン骨類似ナノ複合体（HAp/Col）の合成時に炭酸源を加えることでCHAp/Colの合成に取り組んでいる。
2024年度は、従来のHAp/Col合成法である同時滴下法に追加の滴下溶液として炭酸水素ナトリウム水溶液を用いたCHAp/Colの合成を主に行い、その評価を行った。
合成条件については、炭酸水素ナトリウムの濃度が高く、滴下速度が早すぎると水酸アパタイト以外にカルサイトが析出することが明らかになった。一方で、炭酸水素ナトリウム水溶液の濃度が50 mM以下で滴下速度が10 mL/minの時、生成物は従来のHAp/Colと同様に低結晶性水酸アパタイトの粉末X線回折パターンを示した。さらに、この生成物は従来のHAp/Colの特徴と同様に繊維状であったことからアパタイトとコラーゲンの複合体であると予想された。得られた生成物のフーリエ変換赤外分光スペクトルから炭酸基を有することが確認され、CHN分析からコラーゲンを差し引いた炭素の含有率が炭酸水素ナトリウム濃度の上昇に伴って増加することが確認された。以上の結果から、炭酸含有水酸アパタイトとコラーゲンのナノ複合体が合成できたと考えられ、炭酸水素ナトリウム濃度によってその炭酸含有率の制御が可能であることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
炭酸水素ナトリウムを用いたCHAp/Colの合成手法について確立し、一定範囲で炭酸含有率を制御した材料の合成ができた。
一方で、これらの材料について動物実験を実施する予定であったが、動物実験に際して使用を予定していたμ-CTの故障のため、ラットへの材料埋入による生体吸収性評価を先送りにした。また、研究を進める中で、ナトリウムが含まれないCHAp/Colを作製できれば、より正確に炭酸基の影響を評価できると考えたため、μ-CTの修理までの期間に追加条件の検討を進めた。
上記の理由により、令和6年度の後半に予定していたラットへの埋入が進められていない状況のため、進捗状況について、「やや遅れている」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
一定範囲で炭酸含有率を制御したCHAp/Colの合成が終えられており、使用を予定していたμ-CTの故障のために2024年度は実施を先送りしていたが、現在はμ-CTの修理が完了したため、2025年度はラット脛骨への材料埋入を実施して、材料の生体内吸収性と骨形成能の評価を行う。
動物実験と並行して、炭酸の取り込みに関して、ナトリウムイオンの影響を除外したCHAp/Colの合成についても検討を進める。具体的な方法として、炭酸源を炭酸水素ナトリウムから純粋な炭酸ガスに切り替えることを予定している。
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