2022 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of next-generation implant surface design to promote bone regeneration with nano-topography patterning
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20K18554
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
陳 鵬 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (70708388)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオインタフェイス設計 / ナノ・バイオ表面微細構造 / チタン / フェムト秒レーザー加工 / ヒト間葉系幹細胞 / インプラント材 / 骨の再生 / 医療・福祉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、次世代向けインプラント、新生骨再生の促進をできるTi基インタラクティブバイオ界面創出の基盤的研究を通り、骨組織再生に関する幹細胞の接着形態・増殖制御及び骨細胞・軟骨細胞への分化誘導を促進できる効果的にインプラント体表面デザインの開発を目的とする。
本年度では、過去二年間の研究を継続し、獲得された最適なTi表面デザイン（３オプション）がヒト骨髄由来の間葉系幹細胞（ｈＢＭＭＳＣｓ）の増殖挙動や機能化（分化能）に与える影響を研究した。細胞の増殖性には、表面デザイン上での細胞の周期状態は、未処理Ti試料比べると、G1期は長くて、S期およびG２/M期は特に違いが見えなかった。一方で、RT-PCRによって、分化誘導剤を添加しないことを前提として、表面デザイン上での細胞や未処理Ti表面上での細胞は細胞の骨芽細胞への分化に関する遺伝子の発現量が低いこと（分化できない）が示された。これらの結果を基に、細胞との接触バイオ表面デザインや分化誘導因子の刺激により、In vivo環境で、作製したの表面デザインは新生骨再生を促進できる骨インプラントの表面デザインの候補として適格だと考える。
さらに、Ti表面にブタ真皮由来Ⅰ型コラーゲン（骨や真皮に特に豊富に存在している）を電着により固定化し、細胞の接着性および増殖性に対する影響を調べた。今年度のin vitroでの結果より、10X10mm スクエアグリッド表面パターンは有効な細胞増殖の改善することを判明した。本研究の成果は、生体機能性を有する次世代のインプラント材の表面設計に資するものと期待できる。
本研究成果は国際国内学会で成果発表を行い，現在国際誌に投稿中である。
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