Bone regeneration using scaffold of carbonic acid and low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) with geometric property

2009 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20791476
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Dental engineering/Regenerative dentistry
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: ITO Hidetoshi Showa University, 歯学部・顎口腔疾患制御外科学教室, 助教 (80384303)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Keywords: インプラント / 骨再生 / scaffold

Research Abstract

今日において、欠損補綴の治療としてインプラント治療は、大きな役割となりつつある。しかしながら、インプラント治療の問題として、周囲骨の形成を如何に促進させるかが鍵となり、まだ完全とは言えない。さらに、実際には骨リモデリング活性の低下している高齢者や、埋入距離の獲得のため人工骨(アパタイト)を用いた症例が多く、早期荷重を難しくしている。
そこで、本研究では、安全で且つ効果的に骨を造成するために、低出力超音波(LIPUS)と炭酸アパタイトscaffold、さらに増殖因子による化学的刺激の併用によって、脂肪細胞からの骨芽細胞への分化誘導を試み、自家骨移植の基礎的研究行い、次いで、その臨床的応用への考察を行った。
本研究では、炭酸アパタイトに直径300~400μmのポアを付与することにより、骨芽細胞の誘導および骨形成能を活性化し、長期的に安定したリモデリングを可能にするscaffoldを作成する。そして、LIPUSを併用することにより、サイトカインを刺激し骨芽細胞や軟骨細胞の増殖を促し、骨形成を促進させる。その結果、以上の併用により、脂肪幹細胞は、骨芽細胞および軟骨細胞の分化マーカーを発現し、形態的にも機能的にも骨芽細胞様細胞、あるいは、軟骨細胞様細胞に分化することが可能であることが明らかとなった。これらの結果は、炭酸アパタイトscaffoldと骨および軟骨の分化誘導に関与する増殖因子(化学的刺激)、さらに、LIPUSによる機械的刺激との何らかの相乗的刺激によって、自家細胞のex vivoにおける硬組織再生の可能性を示唆するものである。
以上より、本研究において、インプラント治療の新たな手法の可能性が示唆されたと考えられ、同時にこれは、患者のQOL向上の道が開かれたことを意味している。