Development of highly hierarchical bundles comprising of collagen and proteoglycan and their in vivo evaluations

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K12092
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90120:Biomaterials-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute
• Principal Investigator: Yunoki Shunji 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部バイオ応用技術グループ, 上席研究員 (20399398)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 海老澤 瑞枝 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第一部光音技術グループ, 上席研究員 (00510893) ; 畑山 博哉 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部バイオ応用技術グループ, 副主任研究員 (80614552) ; 近藤 英司 北海道大学, 大学病院, 教授 (60374724)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: コラーゲン / 人工腱 / 靱帯 / 配向 / 生体吸収性

Outline of Final Research Achievements

Using our continuous molding technology to fabricate collagen gels of uniaxially aligned fibrils we developed a collagen / chondroitin sulfate (Chs) composite artificial tendon with a cell invasion pathway. A rod-shaped artificial tendon with a width of 3 mm and a thickness of 2 mm was implanted in a slit prepared in the center of the patellar tendon of a rabbit. After 6 weeks, most of the artificial tendon was absorbed and replaced with collagen tissue in the tendon. Young's modulus tended to decrease from 6 to 12 weeks, suggesting that tissue restructuring occurred.

Free Research Field

生体医工学。特に、生体吸収性材料に関する。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

・生体の腱は、コラーゲン分子が一軸に配向したナノfibrilが段階的に束化し、fiber＜fascicle＜bundleへと階層化している。本研究では分子からfascicle段階までの配向コラーゲン階層化を実現した。
・靭帯損傷に対しては、自家腱移植に代わる人工腱が求められている。吸収性を制御した複数のコラーゲン構成物の組み合わせ、人工腱に被リモデリング機能を付与しうることが示唆された。