スポンジ状の弾性を有する新規炭酸アパタイト骨補填材の開発

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K09815
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 真野 隆充 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 准教授 (80325125)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福田 直志 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (10804156) ; 宮本 洋二 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 教授 (20200214) ; 中川 貴之 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (30456230) ; 栗尾 奈愛 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (80622141) ; 石川 邦夫 九州大学, 歯学研究院, 教授 (90202952)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 炭酸アパタイト / コラーゲン / 骨補填材 / 弾性

Outline of Annual Research Achievements

コラーゲンとしてはブタ由来のアテロコラーゲン溶液を用い（1～3％），炭酸アパタイト（CAp）顆粒を10～30wt％で混合した．混合するCAp顆粒は平均粒径が30，110，200μmの3種を使用した．①アテロコラーゲン溶液にCAp顆粒を混合，②アテロコラーゲンのCAp顆粒間内への十分な浸透のために3000rpm/minで，5分遠心回転，③混合物をシリコーンの型（内径：9mm，厚み：2mm）に充填，④液体窒素で凍結，⑤凍結乾燥（24時間），⑥熱架橋（155℃）の手順で複合体を作製した．1％コラーゲンではスポンジ状の複合体とはならなかったため，以後2，3％コラーゲンを用いることにした．熱架橋時間に関しては1，4，6，10時間で複合体を作製し，SEMによる観察を行った．その結果，いずれも大きな差がなかったため，以後の研究において，熱架橋時間を4時間に固定した．
2％，3％コラーゲンと30，110，200μmのCAp顆粒を用いて，10 wt%，20 wt%，30 wt%の含有量で混合し，複合体を作製し，すべての組み合わせでスポンジ状を呈する複合体ができるとを確認した．そして各条件で作製したコラーゲン・CAp複合体を1時間生理食塩水中に浸漬しても，形態が保持されることを確認した．
2％コラーゲンと110μmのCAp顆粒（10 wt%）を用いて作製した複合体を，12週齢Wistar系雄性ラットの背部皮下に移植した．移植後2週に試料とともに周囲組織を摘出し，中性緩衝ホルマリンで固定後，脱灰し，パラフィン切片を作製，H-E染色を行い組織学的に観察した．コラーゲンは吸収傾向にあったが，残存していた．また，周囲に炎症反応がみられるものの，軽度であり，炭酸アパタイト顆粒による炎症はみられなかった．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

複合体作製時の熱架橋時間やCAp顆粒の含有量などの条件設定で時間がかかったため，圧縮試験等の物性評価ができなかった．

Strategy for Future Research Activity

これまでに種々の条件で作製した複合体の圧縮試験等の物性評価をまず優先して行う．また，SEMを用いてコラーゲンの濃度やCO3Ap顆粒の大きさの違いによる微細な構造の違いを観察する．12週齢Wistar系雄性ラットの背部皮下に移植する．移植後4，8週に試料とともに周囲組織を摘出し，中性緩衝ホルマリンで固定後，脱灰し，パラフィン切片を作製，H-E染色を行い組織学的に評価する．この結果をもとにCAp顆粒が飛散，移動してしまう試料，８週以内に吸収してしまう試料，生体親和性や骨形成能に劣る試料は，以降の動物実験の候補から除外し，３種類程度のコラーゲン・CAp複合体試料を選定する．

Causes of Carryover

複合体作製の条件設定に時間がかかり，圧縮試験などの物性評価に進めなかったため，次年度に繰り越しており，繰り越した助成金を物性評価の費用に使用する．