The establishment of developed bone regeneration using time-lag release material

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K11895
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 清水 良央 東北大学, 歯学研究科, 助教 (30302152)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山内 健介 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (10364150) ; 三木 康宏 東北大学, 災害科学国際研究所, 講師 (50451521)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 骨再生 / 生体材料

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、材料の設計検討と対照群となる動物実験を行った。多層構造のハイドロキシアパタイトは、厚さによって分解時間が変わるため、どの程度の厚さで層構造をつくるかについて、臨床的、基礎的検討を行った。特に骨欠損部での治療方法と治癒悔過に関する情報収集を行った。結果として骨欠損部での治癒が部位により異なることから使用する部位により設計を調整する必要があることを確認した。また臨床的所見に対する判断基準として、対照群としてのラット頭蓋欠損部での骨再生の実験を行い、頭蓋欠損部での細胞侵入、血管構築、骨再生に関して時間的、立体的な構造変化を観察した。開発材料では、これらの細胞誘導、細胞分化を誘導する材料として観察を行うが、幹細胞の遊走などの検討が必要であると考え、染色を行ったが、明瞭な発現を確認することができず、実験条件などのを再検討する予定である。また今回、含有させる薬剤として検討している増殖因子系の投与実験についても行った。用いた薬剤は、神経誘導系増殖因子と骨髄細胞由来分泌蛋白で予備的な実験を行った。後者は血管誘導系の蛋白質、骨芽細胞分化系の蛋白質、再生に関わる増殖因子を含む薬剤で、２種類の薬剤の骨欠損部への投与による骨再生、組織再生に関する検討を行った。２週間での予備実験では、異常な異物反応、炎症を惹起することなく、２種類の薬剤がいずれも血管の誘導が促進されることが確認された。神経郵送因子は、短期間での実験で初期反応を目的として行った実験であるため、骨基質の形成については確認できなかった。骨髄細胞由来分泌蛋白の８週の実験では投与部周囲に骨再生が確認できた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

動物実験における対照群を含めた予備実験の重要性が明確になり、使用予定の薬剤、組織、細胞の基本的な動態の把握に時間を費やしたため。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、実際に薬剤を包含させた材料の作製に取りかかり、in vitro実験を開始する。まずはハイドロキシアパタイト層の厚さを変えたいくつかの材料を用意して、溶解速度を確認し、それらを臨床的応用方法に照らし合わせて検証を行う。さらに細胞を使用した分化誘導の実験系を開始する。サンプルを整理食塩水、SBF、培養液などに浸漬して抽出溶液を細胞培養ウェルに添加して、細胞の生存、増殖、分化を確認する。また昨年度行った動物実験での免疫染色の条件を検討し、特に幹細胞などの動態を正確に把握する。後半においてラット頭蓋欠損モデルでの実験を開始し、屠殺後、マイクロX線CTにて観察を行うところまで進める。