Development of artificial bone with ability of bone generation and biodegradation

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K18050
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 馬塲 一慈 東北大学, 大学病院, 助教 (20848329)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リン酸八カルシウム / 人工骨 / 生体吸収性 / 骨新生

Outline of Annual Research Achievements

リン酸八カルシウム（OCP）はハイドロキイアパタイトに転換され、その過程で骨芽細胞への分化を促進させ骨新生を誘導し、また破骨細胞を刺激することで早期に吸収される。この性質を利用し、早期に吸収され骨形成を促す新たな人工骨の開発を行うことが研究の目的である。新たな人工骨が作成できれば臨床上問題となる骨欠損の新たな治療材料となりうる。しかし、OCP単独では操作性が悪いため適切な担体の開発が必要である。無機物質を担体として強度のある人工骨の開発もすすめ、ポリ乳酸（PLLA）に注目し研究を開始し、それと並行して、その他の無機物質も検討した。そのなかでポリ乳酸-グリコール酸（PLGA）を担体としたOCP複合体にの開発もすすめた。研究は、これまで開発してきたGelを担体とした人工骨の比較で行った。研究を進めていくうえで、Gelや無機物資を担体としたOCP複合体が、より骨新生の条件の悪い皮質骨欠損モデル（大腿骨遠位での皮質骨を貫通させた骨欠損モデル）での骨新生が促されることを示した。これらの知見を以下の論文にまとめた。
・Octacalcium Phosphate/Gelatin Composite (OCP/Gel) Enhances Bone Repair in a Critical-Sized Transcortical Femoral Defect Rat Model
Clin Orthop Relat Res. 480(10):p2043-2055
・Impact of stimultaneous hydrolysis of OCP and PLGA on bone induction of a PLGA-OCP composite scaffold in a rat femoral defect
Acta Biomater. Apr 1;124:358-373.

Research Products

• [Journal Article] Octacalcium Phosphate/Gelatin Composite (OCP/Gel) Enhances Bone Repair in a Critical-Sized Transcortical Femoral Defect Rat Model (2022)
  • Author(s): Soshi Hamad, Yu Mori, Yukari Shiwaku, Ryo Hamai, Kaori Tsuchiya, Kazuyoshi Baba, Itsuki Oizumi, Ryuichi Kanabuchi, Naohisa Miyatake, Toshimi Aizawa, Osamu Suzuki
  • Journal Title: Clin Orthop Relat Res. Volume: 480 Pages: 2043-2055
  • DOI: 10.1097/CORR.0000000000002257
  • Peer Reviewed