Development of bioresorbable artificial bone using hydrogel and ceramics

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K09759
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 永井 宏和 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (50282190)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 骨再生

Outline of Annual Research Achievements

令和3年度は，前年度に引き続き，リン酸カルシウム（Cp）系マテリアルと成長因子との複合化およびCp系マテリアルとコラーゲンとを複合化した骨置換型人工骨の創製を行った．Cp系マテリアルとしては，炭酸アパタイトとハイドロキシアパタイトを用い，複合化および複合体の作製条件をそれぞれ検討した．
Cp系マテリアルとBMP-2との複合体作製とラット背部皮下への移植実験：Cp系マテリアルにBMP-2溶液を滴下含浸させた後に凍結乾燥させてCp-BMP複合体を作製した．顆粒径は100-300，300-600，600-1000 マイクロメートルとし，BMP-2濃度は0, 0.5, 5, 50 マイクログラム/mlとして複合体を作製した．複合体をラット背部皮下に移植し，組織学的評価を行った．異所性骨形成には50 マイクログラム/mlのBMP-2が必要であった．
Cp系マテリアルとコラーゲンとの複合化：Cp系マテリアルとコラーゲン（Col）溶液を混和した後，チューブに充填して凍結乾燥し，円柱状のCp-Col複合体を作製した．顆粒径は100-300，300-600，600-1000 マイクロメートルの３種類とし，Col濃度は1，２，3%として複合体を作製した．また，CpとColの重量比を50，65，80 wt%として複合体を作製した．さらに，作製したCp-Col複合体に熱架橋を施し，その影響について検討した．作製した複合体をラット頭頂部に作成した骨欠損部に移植して組織学的評価を行ったところ，良好な骨形成が確認できた．
ハイドロゲルマイクロ粒子とCp系マテリアルとの複合化：Cp系マテリアルにハイドロゲルマイクロ粒子を滴下含浸させた後に凍結乾燥させた複合体，あるいは，Cp-Col複合体にハイドロゲルマイクロ粒子を滴下含浸させた後に凍結乾燥させた複合体を作製したが，上手くいかなかった．