細胞培養による生体材料と生体組織の力学的適合性の評価

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08680923
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 高久田 和夫 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 助教授 (70108223)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福田 秀昭 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 助手 (50014163) ; 永井 正洋 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 助手 (10013971) ; 宮入 裕夫 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 教授 (50013892)
• Keywords: 細胞培養 / 生体材料 / 生体適合性 / 生体力学 / 力学試験

Research Abstract

本年度は,主としてコラーゲンゲルの中で線維芽細胞を培養し,培養中にインキューベータ内で繰り返し伸縮の力学的刺激を与える実験を行った.ひずみの大きさを10%の伸縮,周波数を0.5Hzとして24時間連続負荷を1週から2週まで加えた.培養を終えた試験片をPBS溶液に浸した環境のもとで顕微鏡下で引張試験を行ったところ,培養時間の増加とともに試験片の弾性係数,最大応力は増加していることが分かった.さらに伸縮刺激の有無の影響について調べたところ,伸縮刺激を与えた方が,弾性係数と最大応力の両者とも大きくなっていることが確かめられた.またマーカー粒子を置いて画像解析により試験片内の弾性係数の分布を調べたところ,試験片内では両端では強化が進まず,試験片の中央部を中心として強化が促進されていることが分かった.これは試験片の両端では試験片が押しつぶされるために圧縮応力が負荷されるためと考えられた.
また生体内についても同様な実験系を作製して実験を開始した.これはラット背部に膝蓋腱を移植し,繰り返し伸縮の力学試験を行なうものである.この実験系においても,力学刺激を与えると腱の強度は劣化しないが,与えないと急速に劣化が進むことが分かった.
このような生体内で力学的な機能をになう結合組織においては,力学的な刺激の有無が組織の運命を大きく支配することを示唆する実験結果が生体外,および生体内の培養実験系によって示された.