2022 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 – 2024-03-31
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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」による力学特性改善手法の提案を目的として、研究代表者がこれまで観察してきた通電によるアパタイト着脱現象を利用した生体組織の石灰化制御技術の確立を目指している。研究分担者らの有する医学・生理学的な知見と、これまで参画者らが培ってきた微視構造観察・評価技術を導入することにより、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見出す。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。
本期間においては、処理中の微視構造の経時変化を観察するため、①獣骨や腱から試料を作製し、通電によるアパタイト結晶形成形態観察、および、脱灰時の力学特性変化を測定した。②力学特性評価の一環として、組織に形成したアパタイトを対象とした結晶ひずみ計測実験を実施するため、X線装置内に設置可能な負荷装置の設計と各種構成部品の設計・製作を行った。③シリアルセクショニング（断面）観察装置である3次元内部構造顕微鏡を用いて、骨組織の顕微鏡観察、ならびに、微小硬さ試験を行うことにより、微視組織の力学特性評価を実現した。④アパタイト結晶構造解析として、X線回折法および赤外線分光法にてアパタイト生成試料の分析を行い、結晶の形成形態を評価した。⑤生体組織の異常石灰化形態調査の一環として、医療機関と連携して病変試料を取得し、組織の硬化形態を観察した。
以上の活動により得られた骨組織の脱灰、ならびに、軟組織の石灰化についての知見を論文や学会にて公表した。
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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
骨および軟組織試料に対する各種実験が進み、研究成果を国際誌や学会発表を通じて公表することができた。また、生体由来試料の入手も実現し、今後の展開が大きく期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
アパタイト形成現象の再現性が得られ、本手法による軟組織石灰化の実現性が確認されたが、つくり出された組織の剛性は低く、硬組織を再構築するといった治療技術としての利用には課題が残る。電圧印加による局所脱灰については良い結果を得ているが、臨床応用には実際の病変部に対する処理の適用方法や効果予測など、より高度な実験検証を行う必要がある。
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| Causes of Carryover |
本年度も行動制限などから、参画者間の打ち合わせや成果報告はオンラインを中心に進めてきたため、旅費支出が当初予定よりも低減している。特に、前年度までの状況も含め、研究開始当初に計画していた国際会議への参加が難しく、海外渡航による情報収集や成果報告が実現できていない。これまでの成果は国際誌への論文投稿や国内学会を通じて随時報告してきたが、今年度新たに得られた成果については、次年度に開催される学会や国際誌への論文投稿により公表していく予定である。
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