2018 Fiscal Year Annual Research Report
量子ビームを用いた生体組織中の微量元素・微細構造解析技術の開発と診断への応用
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16H02688
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
宇尾 基弘 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (20242042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 通 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (00211029)
櫻田 宏一 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (10334228)
松葉 豪 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (10378854)
和田 敬広 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (10632317)
泉 健次 新潟大学, 医歯学系, 教授 (80242436)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 微量金属元素 / 元素分析 / 構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は生体内の微量元素の過不足や局在が種々の病変に関与している可能性を探るため、微量元素の分布・化学状態・微細構造解析手法の複合により、口腔関連組織を中心に微量元素が組織の機能発現や形態、疾患発症機序に関する知見を得ることを目的としている。2018年度はビスホスホネート製剤などに起因する薬剤関連顎骨壊死(MRONJ)における疾患骨中の微量金属の分布を放射光蛍光X線分析(SR-XRF)で、正確な金属元素濃度の定量評価をICP発行分光分析(ICP-AES)で行った。疾患骨中のCuの特異的な局在状態だけでなく、正常骨では1ppm前後しか存在しないCuがMRONJ疾患骨では数十ppmと有意に高濃度に蓄積していることを見いだした。
加えて、当該年度は金属製人工関節の埋入部周囲の骨組織の元素分布も同様の手法での評価を試み、人工関節周囲骨に微小な金属粒子が点在していることを見いだし、その分布状況を可視化した。これら微小金属粒子は人工関節の摩耗粉に由来すると推測され、人工関節の材質による摩耗粉の発生や、周囲骨の状態について現在も継続的に検討を行っている。
更に歯質への薬剤や歯科材料由来の微量イオンの吸着状態を調査するため、フッ素など多種のイオンを含む溶液に浸漬した歯質をSR-XRFや粒子線誘起X線分析(PIXE)を用いて、歯質内部へのイオンの浸透・濃度分布を評価した。また歯質中の同イオンの定量評価をICP-AESで行うと共に、イオン（特にストロンチウム、銀、フッ素など）の吸収状態をX線吸収微細構造評価により推定し、微量イオンによる口腔内疾患予防効果について検討を行った。
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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
MRONJ、口腔扁平苔癬などの口腔内疾患だけでなく、人工関節などの生体材料・器械が生体に及ぼす影響評価についても本研究の手法が有用に活用できており、設備備品として導入したICP-AES，低真空SEMと大型設備である放射光などとの連携も順調に行えていることから、ほぼ計画通りに進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
①病変軟・硬組織内の微量元素の定量・分布分析と微細構造の関連評価
前年度に引き続き、主に口腔に関連する病理標本を非破壊分析するため、放射光蛍光X線分析(SR-XRF)や粒子線励起X線分析(PIXE)を用いて、組織切片の微量元素分布イメージを得る。加えて、ICP発光分光分析装置および低真空走査電子顕微鏡（いずれも設備備品）を用いて組織中の微量元素濃度の定量と組織の微細構造の観察を進め、特に口腔内金属修復物・装置の周辺病変組織や薬剤関連顎骨壊死組織を中心に研究を遂行しており、そのデータを蓄積する。
②培養粘膜組織および機能性粘膜の微細構造解析と機能の関連評価
皮膚や粘膜の細胞培養シートは既に一部が実用化されているが、それら培養シートの微細構造の詳細な評価と、天然の組織との微細構造上の類似性、相違点について、更なる検討が必要と考えられる。これら再生上皮組織の物質透過性や物理的特性は、その立体構造や細胞間脂質の構造に大きく依存すると考えられ、X線小角散乱（SAXS）による微細構造評価やマイクロPIXEによる高分解能の元素分布評価が有力な方法と期待される。本年度は上皮および粘膜培養シートについて、SAXS, PIXEを中心とした微細構造・元素分布評価により天然組織との比較を行い、培養組織作製へのフィードバックを試みる。
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