Evaluation of mechanical characteristics of biological tissue focused on apatite-collagen composite construction

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04155
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: Fujisaki Kazuhiro 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90435678)
• 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 骨組織 / 力学試験 / 複合材料 / X線回折 / 石灰化

Outline of Final Research Achievements

The mechanical properties of biological hard tissue are depending on the morphology of apatite crystals, and the tissue becomes brittle by excessive apatite concentration. The risk of bone fracture can be reduced under the apatite control process. In the other hand, adhesion of apatite to biological soft tissue such as blood vessels causes serious problem. In this study, we developed a technique to attach and detach apatite crystals to the structure of soft tissue using voltage application. And this apatite control method provided the change of mechanical properties of the tissue.

Free Research Field

バイオメカニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では通電処理により、軟組織へのアパタイト着脱を制御できることがわかった。本手法は処理範囲や程度を制御しやすく、生体内あるいは、摘出組織に対する石灰化量の制御に利用できることから、骨組織の力学特性改善技術の一つとして今後発展することが期待できる。また、通電により骨組織や腱のみならず、血管にもアパタイトが形成したことから、将来的に血管石灰化のメカニズム解明や治療技術の提案に寄与する可能性が高い。