2018 Fiscal Year Research-status Report
Construction of the strategy on innovative tissue repair and bone regeneration using biological properties of carbon nano-materials
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18K19627
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
横山 敦郎 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (20210627)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 悟 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10344524)
平田 恵理 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10722019)
高野 勇太 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (60580115)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | カーボンナノ物質 / カーボンナノチューブ / 骨形成 / GBR膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はカーボンナノ物質(CNMs)の生体内分解性（吸収性）と生体に対する反応（刺激）の関係を明らかにすることと、CNMsの生物学的特性を用いた新たな組織修復・骨再生のストラテジーを構築することである。本年度は、以下の研究を行った。
1. カーボンナノチューブ(CNT)膜の開発と組織修復・骨再生の検討：CNMsの一つであるCNTsを単独で膜状に加工することが可能となった。このCNT膜をGuided Bone Regeneration法に応用するため、ラット頭蓋骨に形成した欠損部を被覆し、組織学的に観察し骨形成について評価するとともに、皮下に埋入して周囲組織の反応を観察した。埋入14日後において、CNT膜は周囲組織にほとんど分散することなく、安定しており炎症反応は軽微であった。2週後では、既存骨からの骨形成に加えて膜周囲に新生骨が観察された。
2. カーボンナノホーン(CNH)修飾陽極酸化チタン(ANTi)上で培養したマクロファージへの影響評価：マウス由来の単球マクロファージ様細胞（J774A.1）をAnTiおよびCNH / AnTiで培養した。細胞培養24時間後の、J774.A1は、SEM観察では、によりJ774.A1は、CNH / AnTi上に接着して伸長しているようであった。さらに、培養上清中の炎症誘発性サイトカインの発現量をELISAによって測定したところ、CNH / AnTi上の細胞のIL1βの発現量はAnTiより高く、TNFαとIL6の発現量は同等であった。
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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
CNTs単独で膜状に加工することが可能となった。このCNT膜は、これまで研究してきたCNHsをPTFE膜に固着したものと比較して、生体内での安定性が高いと考えられた。また、ANTiと比較して、CNH/ANTiは炎症性サイトカインの発現に微弱な変化がみられた。現在までに、このような各種CNMsの特性と応用方法を比較検討しているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
各種CNMsの特性と応用方法を比較検討することにより、生体内での安定性や炎症反応を制御することが可能であると考えられる。マクロファージを各種CNMsとともに培養し、マクロファージから産生されるサイトカインについてマイクロアレイを用いて網羅的に検索するとともに、RT-PCRを用いて比較する。さらに、各種CNMsとともに培養したマクロファージを未分化間葉細胞と共培養し、分化に与える影響をタンパクレベル、遺伝子レベルで検討する。
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| Causes of Carryover |
カーボンナノ物質であるカーボンナノチューブ、カーボンナノホーンの処理が連携研究者の協力により可能となったため。当該助成金は次年度の物品費に充当する予定である。
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