2019 Fiscal Year Research-status Report
半永久電気分極処理生体骨を用いた骨折および骨欠損治療の開発
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18K09075
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
小田 良 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80516469)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 浩芳 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 客員講師 (90381962)
伊藤 聰一郎 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 非常勤講師 (10242190)
山下 仁大 東京医科歯科大学, 歯学部, 非常勤講師 (70174670)
土田 真嗣 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10719834)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 骨移植 / 骨圧電気現象 / 電気分極処理 / 骨欠損 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
先行研究にて、われわれは無機結晶成分の電気的特性に着目し、人工骨生体材料の電気分極技術を開発し、電気分極処理人工骨の生体内での骨形成能促進を報告してきた。また、高温処理のため技術上困難であった生体骨に対する電気分極処理についても、常温環境下での手法を確立し、生体骨の電気的特性を担う成分に ついて報告してきた。本研究では、電気分極処理した生体骨の動物モデルへの同種骨移植実験を行い、生体内での骨形成への影響を明らかにすることを目的としている。2019年度では、前年度に確立したラット創外固定モデルを用いて、分極骨移植実験を施行した。
12週齢雄性のSDラットの大腿骨骨幹部から4mmの移植骨を採取し、採取した移植骨に常温短時間での電気分極処理を行い、骨の荷電を熱刺激脱分 極後蓄積電荷量測定で確認した。電気分極処理した移植骨を先述のラット左大腿骨全周性骨欠損モデルに移植し、術後3週時点で単純X線像、μCT、組織標本検査 で骨形成や転位の大きさを確認した。生体骨の荷電では、骨内の無機成分において特に大きな荷電を認めた。単純X線像では陰極側での早期の仮骨形成を、μCTでは移植骨片の転位抑制傾向を示した。また、組織像においても陰極側の断面において骨形成が促進される傾向を認めた。
今年度は、同様のプロトコールで6週観察群を作製を開始した。まだ数匹程度のの実験段階ではあるが、6週観察時点では陰極、陽極で組織像における骨形成に明らかな差や一定の傾向は認めなかった。電気分極生体骨は3週程度の早期の骨形成プロセスにおいて、影響を及ぼす可能性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度に確立したラット分極骨移植モデルにおいて、当初の予定の範囲内で同種骨移植実験を施行することができた。術後評価についても、単純X線像では分極処理骨移植群で仮骨 形成が早期になり、組織像ではVillanueva Goldner染色にて分極処理骨移植群で骨形成が促進される傾向にあることを確認した。
3週時点での観察（骨形成の早期の段階）においての骨形成促進効果を示すことができ、論文による発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の目標として、3週観察群の作製と評価を予定した。そして、3週観察群における骨形成能促進効果についての評価を予定通り施行し、組織学的に陰極側で骨系背促進傾向があることを示してこれを報告した。今後は6週、9週、12週などの中長期での骨形成能の評価を進めていく。
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| Causes of Carryover |
創外固定モデルでは、電気分極処理骨の中長期での骨形成能促進効果を評価する予定であるが、創外固定モデルでは6週観察時点でインプラントの脱転や感染のリスクが大きい。また超早期では骨癒合のプロセスがなされず、サンプリングが困難である。
本動物モデルの改良や別のモデル作製のため、今年度はラットや他の動物の購入目的に前倒し申請を行った。
ラビットや犬などの購入のため多額の前倒し申請を行ったが、現時点で技術的にはまだ改良の余地はあるもののラットの平板骨移植モデルを考案・検討中である。ラットモデルであればコストが抑制可能であり、そのため前倒し分の残額が発生した。
次年度においても引き続き同様のモデルの改良、評価を継続予定であり、引き続き残額と新規申請分の使用額を使用して、研究を継続する。
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