2016 Fiscal Year Research-status Report
機能性骨補填材設計に有用なリアルタイムイメージング技術を用いた評価法の開発
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15K01278
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
永井 亜希子 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (40360599)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野崎 浩佑 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (00507767)
堀内 尚紘 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (90598195)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機能性骨補填剤 / 材料表面設計 / リアルタイム評価 / 経時的イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、機能性人工骨補填材の開発のために、生体―インプラントマテリアル間で生じる相互作用を、経時的に評価する方法論の確立を目的としている。具体的には、骨修復過程において骨補填材と生体骨組織間で生じるさまざまな事象を、同一標本にて経時的に観察するため、これまでの定点的観察評価に加えて、新しい手法を構築することが目標である。骨や骨補填材料と細胞間の界面を直視下で観察するためには、細胞培養用足場材料に透光性を持たせることが最も必要な要件の一つである。
平成28年度は、27年度に引き続き作製した、透光性のハイドロキシアパタイトナノ薄膜数種類上と炭酸置換型ハイドロキシアパタイト上で、幹細胞やマクロファージ様細胞を用いた細胞培養、を行った。アパタイト薄膜は、もととなるナノ粒子の種々の物性を変化させることにより、表面粗さだけでなく、表面に優位に現れる結晶方位などが異なるものが得られた。そして、これら物理的表面物性は、培養している細胞の挙動に影響を与えた。また、ハイドロキシアパタイト中のリン酸イオンを数パーセント炭酸に置換することにより得られた炭酸置換型炭酸置換型ハイドロキシアパタイト基板で培養した細胞は、接着形態が、さらには細胞の発現する機能が、変化することが分かった。透光性足場上で幹細胞を生細胞状態で観察することで、細胞がそれら足場に接着したのち、移動を繰り返しながら増殖し、コロニーを形成していく様子を経時的に観察することができた。これらの過程において、足場-細胞相互作用をリアルタイムで詳細に観察・イメージングすることで、再生医療等の要求に応じた細胞挙動を制御しうる足場材料の設計指針を確立につながると期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね順調に進展している、を選択した理由は、物理的物性が異なる数種類の透光性ハイドロキシアパタイト薄膜上にて細胞培養を数種類行い、経時的に観察できたことや、それらの結果や分子生物学的検討から、表面性状に対する応答性の、細胞の種類による相違点を見出すことができたこと（学会発表）、などが要因に挙げられる。
また、生体骨組織類似の炭酸置換型ハイドロキシアパタイト上での細胞培養を行い、細胞接着時の形態変化とその変化に伴って認められる細胞の機能変化（マクロファージ細胞のサイトカイン分泌など）を観察することができた（学会発表、論文印刷中）。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策についてであるが、まず材料チームは、ナノ薄膜への異方性秩序の導入とそれらの物性評価を行っていく。生体内の細胞群は、組織によって定められた配列秩序にて観察され、それぞれの機能を発揮していると考えられている。骨組織のアパタイト結晶を考えると、それら細胞外基質は細胞が分泌したものではあるが、一局所で見てみると、足場である細胞外基質の配向性に細胞は配列していく。目指しているリアルタイムイメージングは、まだ長期間に応用することは難しいので、局所を切り取ってみていくことが必要と考えられる。そこで、細胞の足場に、なるべく限定した場を提供することが重要となるからである。
ビトロチームは、細胞接着直後の形態変化のみでなく、足場の配向性に依存すると考えられる移動による細胞集合形態を加味し、細胞挙動や機能の関連性を観察していく。
ビボチームは、生体でのイメージングのための材料のインプラント方法を模索する。
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| Causes of Carryover |
抗体をキャンペーン時に購入したため、1513円の差額が節約できた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度の物品費に加えて使用する。
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Research Products
(4 results)
