Novel alveolar bone regeneration therapy with full metal barrier membrane by micro fabrication techhnology

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K15719
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石幡 浩志 東北大学, 歯学研究科, 助教 (40261523)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 兼平 正史 東北大学, 歯学研究科, 助教 (30177539)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: チタン / メンブレン / 骨増生 / スペースメイキング / マイクロ加工

Outline of Annual Research Achievements

本研究では我々が開発したチタンメンブレン上にて細胞が生着・増殖する知見に着目し、従来のチタンメッシュに代わる新しい骨増生法の確立を目指す。今年度はまず、チタンメンブレン上にて培養した細胞を他の培地に遊走・定着（以下、アウトグロース）させる技術を確立させた。さらに、チタンメンブレンから別のチタンメンブレンへ細胞が遊走するために必要な要素を検証し方法論を確立することで、細胞に対して低刺激・低侵襲性な培養法が可能であることを実証した。その前提として、実用タイプのチタンメンブレンの製作を行った。厚さ20μmの純チタン膜に剣山型パンチを用いて大きさ25×25μmの角穴で、間隔50μmにて高密度に貫通孔が形成された多孔性の新規チタン製メンブレンを開発した。その開発品上でマウス骨芽細胞様細胞株を播種し、細胞の生着・増殖をGFP (Green Fluorescent Protein)を用いた観察し、さらに免疫染色を用いた解析により、純チタン膜上においてもコラーゲンコートされたカルチャーディッシュに匹敵する細胞の生着と増殖を認めた。また、SEM (走査型電子顕微鏡)を用いた観察から、剣山型パンチによって形成された表面性状の違いにより、生着した細胞の形態や遊走能が異なることを示した。そして最も注目すべき成果として、チタンメンブレン上からプラスチックカルチャーディッシュへのアウトグロースを試みたところ、チタンメンブレン上に播種しメンブレン上での生着を確認した上で、別のプラスチックカルチャーディッシュに移して培養を開始し、培養14日目にプラスチックカルチャーディッシュ上での細胞生着を確認。その後は同一のチタンメンブレンを別のディッシュに移しても同様の現象を確認、２D＝３D培養の相互交換を世界に先駆けて可能とした。併せてレーザー加工チタンメンブレンでは、動物における骨増生効果を確認した。