2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of intelligent interface to promote regeneration of new bone of titanium implant materials
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17K17204
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
陳 鵬 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (70708388)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノ表面トポグラフィー / スマートバイオ表面 / チタン / フェムト秒レーザ / 骨芽前駆細胞 / インプラント材 / 骨の再生 / 医療・福祉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、次世代向けインプラント、新生骨の再生を促進できるチタン(Ti)基インテリジェント界面の創出を目的とする。昨年度の研究に基づいて、Ti表面にフェムト秒レーザを照射し、等方性・異方性周期的微細構造ある表面パターンを作った。異方的な周期的微細構造がついたTi上で、細胞の形態や骨への分化を制御でき、優れた硬組織適合性を示すことが明らかとなった。また、異方的な周期的微細構造あるTi表面により、未加工Ti表面（鏡面加工した表面, mTi）上での細胞数と比べて、同じ培養時間内の細胞数が少ないことが観察された。そのため、フェムト秒レーザ加工したTi表面での細胞増殖性を改善する必要がある。
本年度は、細胞増殖と新し骨の再生促進作用を両立するTi表面デザインの開発・評価が必要である。Ti表面に対してフェムト秒レーザ照射による周期的微細構造形成領域を形成でき、三つ表面パターンを作成した：全面（fTi）;半面（hTi）；チェッカーボード（cTi）。表面パターンの変化に伴う、マウス骨芽前駆細胞の増殖挙動および新生骨の再生に伴い分化した骨芽細胞の石灰化挙動を評価した。全ての表面パターンにおいて5日間の継続的な増殖が確認できた。ほぼ全ての日程において、mTi、fTi表面上での細胞数と比較してhTi、cTiの上にて増殖した細胞数が多かった。さらに、mTiおよびhTiと比べてfTiおよびcTi上で分化誘導した骨芽前駆細胞の石灰化度は高かったことが示された。以上の結果より、作製したチェッカーボード表面パターンにおいては、細胞の石灰化が促進を示す一方で、有効な細胞増殖の改善でき、優れた新生骨再生促進作用は維持されることをin vitroで判明した。本研究の成果は、次世代のインプラント材の表面設計に資するものと期待できる。
本研究成果は国際・国内学会で成果発表を行い，現在国際誌に投稿中である。
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