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2019 Fiscal Year Annual Research Report

特異な「直交性骨配向化現象」の解明と骨配向化を自在に制御可能な新規生体材料の創製

Research Project

Project/Area Number 17H04955
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

松垣 あいら  大阪大学, 工学研究科, 特任講師(常勤) (10592529)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords骨配向性 / 骨芽細胞 / アパタイト / 細胞配列 / 直交配向 / 接着斑
Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、材料工学に細胞生物学を導入することで、「骨配向性」が骨芽細胞配列度合いに応じて決定されることを初めて見出した。本研究課題では、材料工学をベースにして初めて見出された、材料表面形状に応じて発現する「直交性骨配向化」機構解明とその原理に基づく生体材料創製に取り組み、具体的には、以下の実績を得た。
(i) 直交性骨配向化を決定する表面形状閾値(ナノメートルオーダー)を同定し、材料表面形状に応じて接着斑形状・サイズが変化することで、骨基質配向化方向が決定される分子機序を解明した。
(ii)平行・直交の二つの異なる基質配向化の決定には、Tspan11遺伝子発現が関与することを見出した。
(iii)レーザ照射による金属材料表面への微細周期構造形成のための制御パラメータ(レーザ波長・パルス幅等)の最適化により、接着斑形状・サイズの制御が可能であり、ひいては直交・垂直の骨基質配向化を自在を制御することが可能である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Control of crystallographic orientation by metal additive manufacturing process of β-type Ti alloys based on the bone tissue anisotropy2020

    • Author(s)
      Takayoshi Nakano, Takuya Ishimoto, Aira Matsugaki, Koji Hagihara, Yuichiro Koizumi and Ryosuke Ozasa
    • Journal Title

      Proceedings of The 14th World Conference on Titanium

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective patterning of netrin-1 as a novel guiding cue for anisotropic dendrogenesis in osteocytes2019

    • Author(s)
      Aira Matsugaki, Daisuke Yamazaki, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Materials Science & Engineering C

      Volume: 108 Pages: 110391

    • DOI

      10.1016/j.msec.2019.110391

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Unique arrangement of bone matrix orthogonal to osteoblast alignment controlled by Tspan11-mediated focal adhesion assembly2019

    • Author(s)
      Yohei Nakanishi, Aira Matsugaki, Kosuke Kawahara, Takafumi Ninomiya, Hiroshi Sawada, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 209 Pages: 103-110

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2019.04.016

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 生体骨における自己組織化現象と代替材料への応用2019

    • Author(s)
      松垣あいら, 中野貴由
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 70 Pages: 44-49

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 表面形状による細胞・骨配向化制御~ナノ配向溝による特異な直交性骨配向化現象~2019

    • Author(s)
      松垣あいら, 中野貴由
    • Journal Title

      バイオマテリアル-生体材料-

      Volume: 37 Pages: 270-271

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 応力による骨のリモデリング―骨配向性と骨再生を促す表面形態2019

    • Author(s)
      松垣あいら, 中野貴由
    • Journal Title

      現代化学

      Volume: 580 Pages: 56-59

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 材料表面微細周期構造形成による骨芽細胞および骨基質配向化2020

    • Author(s)
      竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期講演大会
  • [Presentation] 材料表面形状による間葉系幹細胞制御2020

    • Author(s)
      若林誠、松垣あいら、孫世海、木村恒太、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期講演大会
  • [Presentation] Control of crystallographic orientation by metal additive manufacturing process of beta-type Ti alloys based on the bone tissue anisotropy2020

    • Author(s)
      T. Nakano, T. Ishimoto, A. Matsugaki, K. Hagihara, Y. Koizumi and R. Ozasa
    • Organizer
      The 14th Conference on Titanium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] バイオマテリアルによる細胞・骨配向化制御2019

    • Author(s)
      松垣あいら、中野貴由
    • Organizer
      第37回骨代謝学会学術集会
    • Invited
  • [Presentation] 微細周期構造に依存した骨芽細胞および骨基質配向化挙動2019

    • Author(s)
      竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期講演大会
  • [Remarks] 中野研究室HP

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] インプラント2019

    • Inventor(s)
      中野貴由、松垣あいら、沢田博司、川原公介
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2019-236174

URL: 

Published: 2021-01-27  

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