2020 Fiscal Year Research-status Report
アパタイト―コラーゲン複合組織における力学的つながり特性評価
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20K04155
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
藤崎 和弘 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90435678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯尾 浩平 弘前大学, 医学研究科, 客員研究員 (70613488)
山下 典理男 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (10734486)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 骨組織 / 力学試験 / 複合材料 / X線回折 / 石灰化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では「生理学的作用によらない生体組織の石灰化」における力学特性改善を目指し、分担者らの有する医学・生理学的な知見と、微視構造観察・評価技術を導入することで、石灰化制御技術によるアパタイト―コラーゲンの強固な構造化条件を樹立する。また、組織間の「つながり」の強さを、組織内部のアパタイト結晶への荷重伝達特性によって評価する。
微視構造の経時変化観察実験として、①牛骨や腱を利用し、組織を完全脱灰することでコラーゲン基質からなる実験用試料を作製した。基質表面の微細加工や加熱処理、pH調整等の化学的処理により微視構造特性の異なる軟組織試料を準備し、通電によるアパタイト結晶形成を行った。これら実験を通じ、腱表面へのアパタイト結晶の生成を確認し、それによる力学特性変化を引張試験や硬さ試験により明らかにした。②本研究で最も重要な実験である負荷時のアパタイト結晶ひずみ計測実験の実施に向け、X線装置内に設置可能な外部制御式負荷装置の設計を行った。③シリアルセクショニング観察装置である3次元内部構造顕微鏡システムに硬さ分布計測機能を搭載し、3次元の内部硬さ分布を可視化するためのデータ解析用プログラムを作成した。
アパタイト結晶構造解析として、④軟組織石灰化の形態について理解を深めるため、生体内アパタイトの形成形態について先行研究事例に基づき調査した。
以上の活動に基づいて得られた成果として、脱灰組織の力学特性計測結果や効果的な脱灰技術を生体工学関連の学会にて報告した。
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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
計画どおり骨組織や軟組織の脱灰や石灰化を施した試料の力学試験を実現しており、学会発表等を通じて順調に成果を提示することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次期は本研究で最も重要な負荷計測と結晶分析に基づく実験を予定しており、早期に負荷装置を製作し、計測を実施できるようにする。また、実験にて得られた結果を国内外の学会にて発表し、関連研究者の意見を求めるとともに、広く成果を公表していく。
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| Causes of Carryover |
調査や意見交換のため参加を計画していた学会が延期や中止になったことから、いくつかの学会参加や成果発表を次年度開催の学会に変更した。また、対面での打ち合わせが困難なため、研究者間の情報交換はオンラインで実施し、対面での共同実験等は次年度以降に計画することとした。
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Research Products
(2 results)
