2021 Fiscal Year Annual Research Report
バイオ3Dプリンティング技術を応用した歯周組織再生型インプラントの開発
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20H03874
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山田 将博 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (90549982)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江草 宏 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30379078)
中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 歯根膜 / インプラント / 生体模倣 / バイオ３Dプリンティング / 細胞工学 / メカニカルストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，標的組織の三次元的構造と機能をもつ組織体を創出するバイオ3Dプリンティング技術が再生医療分野で注目を浴びている．研究代表者はこれまでに，歯根セメント質の理工学的性質を模倣して，歯根疑似環境を提供することで，歯根膜細胞の分化をセメント芽細胞へと導き，歯周組織の誘導を可能にするチタンナノ表面改質法の開発に取り組んできた．以上を背景に，本研究は，バイオ3Dプリンティング技術とチタンナノ表面改質技術とを組み合わせて，「歯周組織再生型インプラント治療」の確立に向けた「生体外でインプラント周囲に歯周組織体を三次元的に誘導する組織工学基盤技術」の構築を目的とする．
2年目となる2021年度では、歯根膜細胞構造体をラット上顎骨モデルに埋植し、歯根膜細胞構造体の口腔内移植モデルの確立を目指すとともに、本研究計画のベースラインデータとなる歯根膜細胞構造体の骨組織中での生体反応を組織学的に解析した．また、チタンナノ表面が骨免疫に与える影響を評価した．
野生型ラット上顎第一大臼歯を抜去し、骨欠損を作製後にチューブ状の歯根膜細胞構造体を埋植した．細胞構造体の脱落を防ぐために、チタン膜にて骨欠損部を被覆固定する術式を開発した．細胞構造体埋植4週後に組織学的に解析した結果、歯根膜細胞構造体単独では、骨欠損部内に歯周組織は再生されず、新生骨形成を促進することが明らかとなった。現在、歯根膜細胞構造体をチタンインプラントに巻き付けた複合体の作製を行っている。
また、生体材料の骨免疫反応に関与するマクロファージの分極にチタンナノ表面が与える影響を細胞培養試験的に評価した結果、生体模倣チタンナノ表面はマクロファージをM1型に分極するとともに破骨細胞による炎症性骨吸収を抑制する因子の産生へとマクロファージの機能を制御することが明らかとなった。
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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
歯根膜細胞構造体を埋植する骨欠損モデルの作製とその解析方法を確立したこと、また、歯根膜細胞構造体とチタンインプラントの複合体の作製も進んでおり、インプラント周囲に歯周組織を誘導する実験系および評価系が整備されてきたため、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度では、前年度までに確立した実験系を用いて、様々な表面性状のチタンインプラントに歯根膜細胞構造体を一体化させた複合体を上顎骨骨欠損部に埋植し、インプラント周囲に歯周組織が誘導されるかどうかの検証と共にチタンインプラントの表面性状が歯周組織誘導に与える影響を検証する予定である。さらに、埋植前に歯根膜細胞構造体に繰り返し圧縮力を印可して、その線維配向の変化を評価する予定である。
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Research Products
(3 results)
