2022 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement in osteoinduction ability by apatite formation on titanium oxide nano-tubes
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19K10196
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| Research Institution | Osaka Dental University |
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Principal Investigator |
西田 尚敬 大阪歯科大学, 歯学部, 講師(非常勤) (70448116)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光触媒 / アパタイト / 酸化チタン / 骨再生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体インプラント材料における表面処理によるチタン酸化膜形成が骨形成速度を向上することが知られており、酸化チタンは優れた生体活性を示す材料である。本研究では、骨との結合力及び骨形成速度の向上を目的とし、ナノ構造チタニア（チタニアナノチューブ：TNT）表面にアパタイトを析出させ、骨形成能を評価した。これまでの成果で、TNT表面にナノアパタイト結晶の析出に成功し、そのAp-TNTが骨芽細胞分化促進及び骨形成誘導能を有することを明らかとした。
本年度では、最適な骨形成条件を抽出するために、添加濃度を前年度よりさらに変化させて骨形成能の評価をおこなった。今回CaをTNTにドープしたCa-TNTとCa-TNT表面にアパタイトを析出させたCa-Ap-TNT粉末を作製し、添加量を0~50ppmの濃度に設定し、骨芽細胞への分化を決定づける因子である ALPおよびRunx2、後期の石灰化および石灰化調節因子であるBMP-2、OCNの遺伝子発現において比較検討した。
0~100ppmの添加濃度で細胞生存率を検討した結果、添加濃度が高くなるにつれて低下したため骨形成能評価は、細胞生存率に有意差のない範囲（0~50ppm）でおこなった。その結果、10ppm以上の添加濃度で加速的にALP、BMP-2、OCNの遺伝子発現において高い値を示した。１０ppmの添加量では、Ca-Ap-TNTで最も骨形成能が高いことが明らかとなった。
本実験では、添加量が多くなると細胞毒性が出現し、添加量が少ないと細胞を活性化することが示唆された。そして、少ない添加量で高い骨形成能を示す条件の最適化ができた。TNTが高度な骨芽細胞分化促進及び骨形成誘導能を有し、Caドープやアパタイトコーティング処理など機能付与することで骨形成速度が飛躍的に促進することから、今後更なる迅速的骨形成能を有する生体材料の開発が期待できる。
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