2021 Fiscal Year Research-status Report
Improvement in osteoinduction ability by apatite formation on titanium oxide nano-tubes
| Project/Area Number |
19K10196
|
|---|
| Research Institution | Osaka Dental University |
|---|
Principal Investigator |
西田 尚敬 大阪歯科大学, 歯学部, 講師(非常勤) (70448116)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関野 徹 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20226658)
本田 義知 大阪歯科大学, 歯学部, 教授 (90547259)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 酸化チタン / 生体材料 / ナノマテリアル / チタニアナノチューブ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
酸化チタンは優れた生体活性を示すため、生体活性セメントに使用されている。これまでの成果では、迅速的骨再生材料としてチタニアナノチューブ（TNT）を応用する目的で、表面にアパタイトナノ結晶の析出方法及び条件の発見に成功した。本年度では、様々な修飾をおこなったTNTの骨芽細胞への分化能及び骨誘導能を評価した。
生後7週齢のSD系雄性ラットから採取した骨髄間葉細胞を播種し，分化誘導培地を用い，TNT粉末を所定濃度(0, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2 ppm)で共培養し、培養後14、21日後のALP活性、21、28日後のカルシウムの析出量、そして7、21日後のmRNAよりRunx2, OCNの遺伝子発現について比較・検討した。
ALP活性およびカルシウムの析出量はすべての濃度のTNT含有群で未含有群と比較して有意に高い値を示した。また、骨芽細胞への分化を決定づける因子であるRunx2および後期の石灰化および石灰化調節因子に関係する遺伝子であるOCNの遺伝子発現においてもTNT含有群で未含有群と比較して高い値を示した。その中でも、TNT(1ppm)刺激時に最も高い誘導能を示すことが明らかとなった。
次に、TNT、Ap-TNT、Ca-TNT、Ca-Ap-TNTを合成し、この4つの試料と比較材料としてアパタイトナノ粒子を加えた５つの試料を1ppmの濃度で共培養し、7、14日後のALP活性および21、28日後のカルシウムの析出量を測定した。
ALP活性およびカルシウムの析出量は、すべての試料含有群で高い値を示した。その中でも、Ca-Ap-TNTが最も高い値を示した。
TNTが骨芽細胞分化促進及び骨形成誘導能を有することがわかり、Caドープやアパタイトコーティング処理をおこなうことで骨形成速度が飛躍的に促進されることから、生体材料として応用展開が可能であることが示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の実験計画では、In-vivo実験までおこなう予定であったが、コロナなどの社会情勢を踏まえ実験に費やす時間減少、及び実験困難な状況が生じたため、In-vitroでの実験のみに至った。また、学会発表・論文投稿なども実験の進行具合と相互関係を有するため、学会発表の減少や投稿延長が生じた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの実験により、TNTが骨芽細胞分化誘導能及び骨誘導・形成能を有するという知見を得た。そして、様々な方法でCaイオンやアパタイトをTNT表面へ修飾することで、飛躍的な骨形成速度促進に成功した。次の展開として、添加濃度の最適化を図り、さらなる骨形成促進条件を構築していく予定である。また、 実験遂行にあたりバイオマテリアルが専門の研究分担者とも積極的に連絡を取り合い、研究の効率化を図る予定である。
|
| Causes of Carryover |
コロナにおける社会情勢により、実験時間の大幅な減少および実験施設使用時間短縮、学会発表回数の減少が生じ、研究進捗状況が遅れたため。
使用計画においては、引き続きIn-vivo及びIn-vitro試験等にかかる費用（消耗品含む）、試料合成にかかる消耗品費（ガラス器具等）として使用し、得られた成果において、積極的にに学会発表及び論文投稿をおこなう予定である。
|
