レーザーによる細胞刺激とサイトカインーアパタイト共沈の複合効果による歯槽骨再生

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15F15331
• Research Institution: National 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, ナノ材料研究部門, 主任研究員 (50356672)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ARPUTHARAJ JOSEPH NATHANAEL 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2015-11-09 – 2018-03-31
• Keywords: リン酸カルシウム / コラーゲン / スキャホールド / 骨再生 / 水酸アパタイト

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト層の低温形成技術を、歯槽骨の再生治療に応用することである。具体的には、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト形成技術を基盤技術とし、（１）パルスレーザープロセスの利用、（２）コラーゲン足場材料（スキャホールド）との複合化、ならびに（３）骨形成を促進するサイトカインとの複合化について検討する。
本年度（約4ヶ月間）は、特別研究員の研究開始に必要な所内研修・教育訓練等を行った上で、（１）パルスレーザープロセスの利用、ならびに（２）コラーゲンスキャホールドとの複合化について検討を開始した。（１）では、歯科用材料から実験用平板基材を作製し、同基材の表面にアパタイト層を形成させるためのレーザー照射条件について検討を開始した。（２）では、柔軟性を有する多孔質のコラーゲンスキャホールドの内部にまでアパタイト層を形成させるため、従来の過飽和溶液への浸漬工程に吸引脱気システムを導入した。また、アパタイト層形成後のスキャホールドの多孔形状を維持したまま乾燥させるため、凍結乾燥法を採用した。得られたスキャホールドの形態と化学組成を走査型電子顕微鏡およびエネルギー分散型X線分光分析装置により調べた結果、コラーゲンスキャホールドの多孔形状を維持したまま、その表面および内部にアパタイト層が形成されたことを確認した。また、連携先である北海道大学大学院歯学研究科との研究打合せを行い、試料提供のためのMaterial Transfer Agreement（MTA）を締結した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

概ね交付申請書に記載の計画の通りに研究を進め、連携先である北海道大学大学院歯学研究科とのMTA締結を完了した上で、上記（１）および（２）の検討を進めた。（１）では、複数の歯科材料基材について、レーザー照射条件とアパタイト形成能に関するデータが取得されつつある。（２）では、コラーゲンスキャホールド（1種類）の表面および内部にアパタイト層を形成させるための技術を確立し、連携先である北海道大学大学院歯学研究科への試料提供の準備を進めた。
以上の状況から、現在までのところ本研究はおおむね順調に進捗していると判断される。

Strategy for Future Research Activity

本研究の目的は、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト層の低温形成技術を、歯槽骨の再生治療に応用することである。具体的には、リン酸カルシウム過飽和溶液を反応場とするアパタイト形成技術を基盤とし、（１）リン酸カルシウム形成促進効果の期待されるナノ秒レーザープロセスの利用、（２）コラーゲンスキャホールドとの複合化、ならびに（３）骨形成を促進するサイトカインとの複合化について検討する。
今後、今年度検討を開始した（１）（２）に続き、（３）についても検討を進めていく。種々の条件下でアパタイト形成を行い、得られた試料の表面構造と化学組成を、走査型電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分光分析装置、X線回折装置などにより調べる。得られるアパタイト形成試料の中から適切な試料を選定し、北海道大学大学院歯学研究科との連携体制のもとで、歯槽骨の再生治療応用に向けたin vitroおよびin vivo機能評価を進めていく。