新素材HAp/Col複合体とポリ-L-乳酸製ケージを用いたハイブリッド型人工骨の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13557126
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 伊藤 聰一郎 東京医科歯科大学, 疾患遺伝子実験センター, 助教授 (10242190)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 順三 物体材料研究機構, 生体材料研究センター・センター長 (10343831) ; 高久田 和夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教授 (70108223) ; 四宮 謙一 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (20111594) ; 麻生 義則 東京医科歯科大学, 疾患遺伝子実験センター, 助手 (50345279)
• Keywords: アパタイト / コラーゲン / 多孔体 / シート / 骨伝導能 / 骨髄間葉系細胞

Research Abstract

アパタイト/コラーゲン(HAp/Colに改良を加え多孔体とシートを作製した。
【HAp/Col多孔体】これまでの多孔質ハイドロキシアパタイトや多孔質βTCPインプラントは水を吸うと脆くなり、崩れやすく扱いにくいのに対し、多孔質HAP/Colは崩れにくく弾力性を持っている。これまでの加圧形成したHAp/Colと比較すると、細胞が侵入しやすく、実質部(気孔以外の部分)の密度が高すぎないため、薬剤が浸透しやすく、また放出されやすい。作製した多孔体の骨伝導能をin vivoで評価した。【方法】ラットの大腿骨遠位部にφ3mmの骨孔を穿ち、多孔体を移植する(2×2×3mm)。移植後3日、1,2,4週後試料を採取し、組織学的評価を行った(HE染色標本、ビラヌーバ染色標本、TRAP染色標本)。【結果と考察】移植した多孔体は3日後より変性、吸収され始めた。1週後には未石灰化骨(osteoid)が骨髄内に形成された。2週後、新生骨(wovenbone)が形成され、TRAP陽性の破骨細胞様細胞が変性した多孔体と新生骨表面に付着していた。4週経過すると、多孔体はほぼ骨に置換されていた。以上より、HAp/Col多孔体は移植後急速に吸収されて、多数の破骨細胞が動員され、骨形成を促進することが示唆された。現在、多孔体の実用化を目指して、1.エンドトキシンに対するFDA規制とその対応について、2.滅菌法等を検討し、さらに高等動物を用いた有効性試験を計画している。
【HAP/Colシート】この材料は可塑性を有するとともに比較的表面が平滑であり細胞培養に適していると考え、以下の実験を行った。
【方法】ラット大腿骨より骨髄間葉系細胞を採取し、これを直径5mmに打ち抜いたHAp/Colシートに播種して数日間培養し、HAp/Colシートの細胞培養に対する適性を評価した。シート上の細胞を可視化するために播種前にあらかじめ骨髄間葉系細胞にLacZをアデノウイルスを用いて強制発現させた。
【結果と考察】シート上で2日間培養の後にX-galによって細胞を染色したところ、シート上において骨髄間葉系細胞が多数生着していることが確認された。この結果からHAp/Colシートは細胞培養の足場材料として有用であることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] 伊藤聰一郎: "荷重部位へのHAp/Colインプラント移植実験"整形外科. 53. 359-361 (2002)
• [Publications] Itoh S.: "Development of an artificial vertebral body using a novel biomaterial, HAp/Col"Biomaterials. 23. 3919-3926 (2002)