2022 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 | 再生医療 / 組織工学 / 歯科補綴学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インプラント治療はオッセオインテグレーションに立脚していますが、歯周組織が存在しないため様々な臨床的課題がある。歯周組織の誘導を担う体性幹細胞として代表的な細胞は歯根膜幹細胞であり、歯根膜幹細胞が歯根セメント質、歯根膜、骨をそれぞれ産生するセメント質、線維芽細胞、骨芽細胞へとそれぞれ分化することで歯周組織が再生する。しかし、チタンインプラント表面に歯根膜が接したとしても、歯周組織が誘導されることはない。
歯根膜幹細胞を含む間葉系幹細胞は標的組織の硬さやナノ表面形態を模倣した材料表面上で、当該組織を産生する細胞種へと分化する。本研究課題は、歯根セメント質が歯周組織再生を担う歯根膜幹細胞の機能を制御すると仮定し、歯根セメント質のナノ表面形態とマイクロメカニカル特性を模倣した表面改質をインプラントに施すことで、インプラント周囲に歯周組織を導く戦略を着想した。
生体模倣チタンナノ表面上で、ヒト歯根膜細胞はセメント芽細胞分化に関連する生体分子を発現し、石灰化基質の産生能を向上させた。さらに、この生体模倣表面チタンインプラントを歯根膜組織が残存する抜歯窩内に埋植すると、細胞移植無しに、矯正移動も可能にする機能的な歯周組織がチタンインプラント上に誘導されることを見出した。
以上の結果により、生体模倣チタンナノ表面は、付着した歯根膜幹細胞をセメント芽細胞への分化を促進させ、インプラント表面への歯根セメント質形成をもたらした結果、この内因性歯周組織再生を導いたと示唆された。
さらに、本研究計画では、バイオ３Dプリンター技術であるKensan methodを用いて、ラット歯根膜細胞凝集塊からチューブ状の構造体の作製に成功した。歯根膜細胞構造体とチタンナノ表面インプラントとを一体化させた複合体をラット上顎骨の骨欠損内に移植し、生着させることに成功した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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