2017 Fiscal Year Annual Research Report
Injectable cell delivery hydrogel for rapid bone remodeling
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16K12891
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
岩永 進太郎 富山大学, その他の研究科, 研究員 (70587972)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 組織工学 / 高分子 / バイオマテリアル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、骨損傷部分を早期に回復可能なインジェクタブル細胞デリバリー充填剤の開発を目指している。従来のリン酸カルシウムペーストやリン酸カルシウムの粒子などの骨充填剤に代わり、細胞を内包したまま骨の主成分であるリン酸カルシウムなどの無機成分と接着可能なハイドロゲルの開発および骨細胞のカルシウム生成・沈着が促進される足場材料の開発を行った。
前年度まではリモデリング促進のため、カルシウム沈着を行いやすい足場材料の開発を行った。ゼラチンにアクリロイル基およびリン酸基の多重修飾を行うことで、速やかにカルシウム沈着が行われるハイドロゲル材料の開発に成功した。更にW/Oエマルジョン法を用い、多孔質膜による微粒子の作製を行ったところ、微粒子は概ね150μmで作製でき、カルシウム沈着速度の極めて早い細胞デリバリーハイドロゲル材料を開発することができた。
カルシウム沈着を促進する足場材料の開発に成功したので、次に細胞接着微粒子を内包可能で無機材料と接着する材料の開発を試みた。ベース材料として足場材料にも用いたアクリロイル基導入ゼラチンを利用した。重合開始剤および重合促進剤を適量加えることで、重合速度を制御可能なインジェクタブルゲルとすることができた。また、細胞を懸濁した状態でゲル化させることも可能で、開始剤および促進剤による細胞生存率への影響は見られなかった。しかしながら、ガラスや焼結したハイドロキシアパタイトなどの表面に接着させることはできなかった。そこで、アクリロイル基導入ゼラチンのカルボキシル基を活性化させ、水溶性のアミノシランカップリング剤を混合した状態で同様にゲル化させたところ、シランカップリング剤の量に応じて無機材料表面と強固に接着させることが可能であった。また、ある一定量までであればアミノシランカップリング剤が細胞生存率へ影響を与えることはなかった。
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