骨形成におけるROSの影響とそれを抑制するインプラント表面の設計

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K10228
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 尾立 哲郎 長崎大学, 病院(歯学系), 講師 (70513167)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澤瀬 隆 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (80253681) ; バラネザハド アリレザ 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (00608870)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: インプラント / ROS

Outline of Annual Research Achievements

近年、生体材料が周囲組織・細胞に及ぼす為害作用と細胞に加わる酸化ストレスとの関連性が指摘されている。酸化ストレスとは、細胞内の活性酸素種（ROS）レベルの上昇に伴い、superoxide dismutase, catalase, glutathione perosidaseなどの細胞内ROS消去システムが破綻した結果、細胞活性や機能の喪失、アポトーシスやオートファジーなどの細胞死を誘導する。細胞内ROSは紫外線や電離放射線、化学物質などの外部からの物理的刺激によって過剰に発生する。また、酸化ストレスは生体材料に対する細胞の反応においても観察され、生体親和性が高いとされるチタン表面においても、細胞内ROSレベルの上昇が報告されているが、現時点で骨芽細胞の分化や骨形成に対する酸化ストレスの影響についての報告はない。
本研究では骨芽細胞の分化、１．骨形成におけるROSの影響を検討し、２．ROSの影響を阻害する、または回復させる基質を検索し、３．インプラント表面をROSの観点から設計することを目的としている。
初年度においては表面改質に使用する純チタンディスクを用意し、抗酸化遺伝子発現を上昇させるSiイオンを担持したインプラント表面の作製を行った。ヘキサフルオロケイ酸を使用しチタン表面のエッチングを行った結果、サブミクロンサイズの微細な凹凸を作製することができた。しかしながら、光析出法を用いて表面に担持させようとしたが、EDSおよびXPSで残留元素分析を行った結果、Siの残留が期待したほど認められなかった。現在、Siを表面に担持させる方法について検討している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

これまでの研究によりSiイオンが抗酸化遺伝子発現を亢進させることが示されている。
光析出法を用いて表面に担持させようとしたが、EDSおよびXPSで残留元素分析を行った結果、Siの残留が期待したほど認められなかった。現在、Siを表面に担持させる方法について検討している。

Strategy for Future Research Activity

照射させる紫外線強度の変更とテトラエトキシシランを併用した、表面改質を行う予定としている。

Causes of Carryover

細胞培養およびrt-PCRも行う予定としていたが、チタン表面へのSiの担持に時間がかかっているため。
実施予定であったrt-PCRを次年度に行う予定であり、実験に必要な消耗品の購入に使用する予定である。