2019 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of three-dimensional hard tissue with vascular network using a novel fusion process
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17K01396
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
本田 みちよ 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (20384175)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 骨再生 / バイオマテリアル / スキャフォルド / 血管新生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
連通気孔を有する生体適合性の高いスキャフォルドに骨膜様シートを被覆することにより、三次元的な構造を有する骨様組織の構築を試みた。温度応答性培養皿を用いて、骨芽細胞をシート化することに成功し、さらに細胞シートを足場材へ被覆させた。材料の表面構造により骨膜様シートの接着性が異なること、内部への細胞の侵入性が異なることが明らかになった。これは、骨芽細胞と血管内皮細胞からなる骨膜様シートの場合も同様であった。骨芽細胞と血管内皮細胞を共培養することにより得られたシートはピンセットで操作可能な強度は有しているものの、材料とシートとの接着性についてはさらなる検討が必要であると判断した。そこで、我々は、新たにスキャフォルド自体をシート化することについても検証し骨の代表的な無機成分であるリン酸カルシウムを主成分とし、優れた生体吸収性と骨伝導能を兼ね備えた不織布状足場材料を用いて、骨膜様組織形成の検討を実施した。その結果、骨芽細胞と血管内皮細胞の共培養は，細胞―細胞間の相互作用と細胞―足場材料間の相互作用を介し，細胞の接着，生存，骨芽細胞の分化，血管内皮細胞の管腔形成などの細胞の機能を高めることが示された。さらに、本材料の特異な構造は細胞の増殖や酸素や栄養素の循環に適した環境を提供することが証明された。我々は、細胞単体で骨膜様シートを作製することを想定していたが、本材料を用いることで安定的に血管網を備えた移植可能なサイズを持つ骨膜様組織を構築できることが示された。シート自体の積層、または、シートと新たな生体材料との複合化により、マクロな構造を有する骨様組織の構築を実現できる可能性が高められたと考えられる。
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