2017 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ周期構造・ナノ繊維構造を用いた幹細胞由来組織再生材料の高度化と軟骨修復
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16H03172
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
藤江 裕道 首都大学東京, システムデザイン学部, 教授 (20199300)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 憲正 大阪大学, 国際医工情報センター, 招へい教授 (50273719)
大家 渓 成蹊大学, 理工学部, 助教 (50549962)
鎗光 清道 首都大学東京, システムデザイン研究科, 助教 (90723205)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 再生医工学 / ナノバイオ / 軟骨修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フェムト秒レーザー加工装置によるナノ周期構造チタン基板，およびカーボンナノチューブ（CNT）を垂直配向させたナノ周期構造CNTを作成し，両基板上で動物滑膜由来の間葉系幹細胞を含む細胞の培養を行って，ナノ周期構造幹細胞由来自己生成組織（ナノ周期構造SAT）を生成した．また，動物由来のコラーゲン溶液を用いて，温度とPHを調整することにより分子間結合を促進させることにより，再線維化コラーゲン溶液を生成した．さらに，この再線維化コラーゲン溶液の生成時に上記の間葉系幹細胞を含有させ，遠心分離による線維充填化を行った後に培養を続け，固形のナノ線維構造SATを生成した．これらのうち，間葉系幹細胞を含むナノ周期構造SATとナノ線維構造SATの力学特性は，ナノ構造やナノ線維を用いない従来のSATに比べ，タイプIコラーゲンなどの遺伝子発現が強く，より太いコラーゲン線維がより密に充填されていることを確認した．また，ナノ周期構造SATのコラーゲン線維が，周期構造と同じ方向に配向性を有することも確認した．軟骨修復実験では，ナノ周期構造SATと，再線維化コラーゲン溶液を固化させた再線維化コラーゲン構造体に間葉系幹細胞を付着させた材料の二種類の材料を，家兎の大腿骨軟骨に移植した．３ヶ月後に修復軟骨を取り出し，様々な試験を行い，力学特性や組織学的特性を調べた．その結果，再線維化コラーゲン構造体上に間葉系幹細胞を付着させた材料を用いて修復した軟骨は，正常軟骨構造に近い，軟骨―軟骨下骨の構造連続性が確認され，高い軟骨修復能を有していることが明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初予定では，フェムト秒レーザー加工装置によるナノ周期構造SATと，ナノ線維構造TECを生成し，それらの所得性を調べ，動物実験による軟骨修復能を調べる予定であった．それらの材料以外に，CNTによるナノ周期構造SATや，高分子化コラーゲン構造体に間葉系幹細胞を付着させた材料を開発するなど，当初予定を上回る研究進捗，成果が得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究室をキャンパス内で移動させたため，平成３０年の３月から５月にかけて，一旦，研究進捗が停滞することが予想される．しかし，新研究室では諸研究施設が充実しており，研究環境も改善されるため，諸材料の特性解析が順調に行われると考えられる．また，施設内で動物実験が実施できるため，材料の修復実験は以前に増して，効率よく行われると考えられる．
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| Remarks |
(1)は研究代表者の研究室のホームページ，(2)は研究代表者が代表を務める大学研究センターのホームページ．どちらも本申請研究との関係がある．
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