2020 Fiscal Year Annual Research Report
骨再生を誘導する骨セメントの開発とその利用によるMasquelet法の革新的改良
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19H04462
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
上高原 理暢 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (80362854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 通 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (00211029)
奥田 貴俊 順天堂大学, 医学部, 准教授 (00348955)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 骨再生 / リン酸カルシウム / セメント / Masquelet法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年に引き続き、新規リン酸カルシウムセメントの創製に取り組んだ。これまでに、リン酸カルシウム球状多孔質顆粒に、水との反応により水酸アパタイトを形成して硬化するリン酸カルシウム粉末とアルギン酸水溶液を混合してペーストとし、これを硬化させることで、硬化体の気孔率は約80％と高く、気孔構造としては1マイクロメートル程度の微細な気孔（ミクロ孔）と100マイクロメートル程度の比較的な大きな気孔（マクロ孔）を有することを明らかにしてきた。本年度は、特に顆粒の粒径や顆粒と粉末の割合が、構築される気孔構造に与える影響ついて調べた。顆粒の粒径が大きくなると顆粒間に形成される気孔が大きくなった。一方で、顆粒と粉末の割合については、顆粒の割合が大きい方が顆粒間に形成されるマクロ孔が維持されて好ましい気孔構造とはなるが、粉末が少なすぎると、顆粒間の結合が弱くなり硬化体全体としての強度が低下することが分かった。また、固体成分と液体成分の割合が与える影響も調べた。アルギン酸水溶液の混合割合を大きくすると、流動性が増して操作性は向上したが、顆粒間に形成されるマクロ孔が粉末の硬化体により埋まってしまう傾向が見られた。これらの結果より、微構造の制御には、顆粒の粒径、顆粒と粉末の割合および固体成分と液体成分の割合が重要であることが分かった。さらに、今後の動物実験での開発材料の評価にむけて、昨年度に引き続き動物実験におけるMasquelet法の手術技法について検討を行うとともに、今年度はその手術技法を考慮して、動物実験で埋入する試験片の試作を行った。
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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
骨再生を促す球状多孔質顆粒をセメントに組み込むことで、セメントの微構造の制御に成功し、溶解性の高い新規リン酸カルシウムセメントの創製に成功している。また、そのセメントの微構造を制御するためのパラメータについて明らかにすることができた。さらに、動物実験のための手技の開発や埋入する試作品の準備も進められている。したがって、本研究は順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までに、硬化後に制御された気孔構造を有する新規リン酸カルシウムセメントの創製方法を開発し、ある程度微構造を制御するためのパラメータを明らかにすることができている。今後は、実際の人工骨としての応用に向けて、その微構造の制御や操作性の向上に取り組む。作製したリン酸カルシウムセメントについて、昨年度と同様に材料科学的評価と細胞適合性を評価する。さらに、動物実験において、作製したリン酸カルシウムセメントの評価をおこなう。最終的には、Masquelet法への適用の可能性を明らかにする。
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