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2010 Fiscal Year Annual Research Report

最適空間理論に基づく「ランダム・トンネル型」骨形成スカフォールドの開発

Research Project

Project/Area Number 21659450
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

久保木 芳徳  北海道大学, 名誉教授 (00014001)

Keywords骨形成 / スカフォールド / 幾何構造 / βTCP / ハニカム構造 / トンネル効果 / パイプ顆粒 / ランダムトンネル
Research Abstract

我々は欠損した骨の再建方法の確立を目指し、既に「人工マトリックスの幾何学」の原理を提案し、それに基づいて「ハニカム型βTCP」を含む多数のスカフォールドを開発し、これによって小規模の骨再建が可能であることを示してきた。平成21~22年度においては、「ハニカム型βTCP」の個々のトンネル構造を発展させて、ランダム方向に走る幾何構造体、すなわち「ランダム・トンネル型βTCP」(略称RT)を開発・製造しその有効性を動物実験と細胞培養法によって実証した。すなわち、内径0.3mm、外径0.5mmのβ-TCP製パイプを長さ1-2mmに切断し、顆粒状(これをパイプ顆粒と呼んだ)として成形し、トンネルが全方向を向くような構造体を創製することに成功した。「ランダム・トンネル型βTCP」(以下RTと呼ぶ)は、パイプ顆粒の成型体を1000℃以上に加熱して焼結することによって製造されるが、その後、パイプ顆粒をコラーゲン線維によって包摂して成型することによっても製作できた。これらのRT成型体を1辺が5-10mm、厚さ2mmのブロック状にして、12週齢WKAH系雄ラットの頭蓋骨の骨膜下にOn-lay埋植した。6週後、摘出物を脱灰し、組織学的分析を行った。その結果、埋植後6週にしてトンネル内に、血管と骨が入り込み、同時にパイプ顆粒の間隙にも骨が成長することが分かった。培養実験用にはディスク型RT(2x12mm)を用い、骨原細胞MC3T3E1を播種し、動力学的刺激を加えて培養し結果、静置培養よりも、はるかに高いアルカリフォスファターゼ活性を得ることができた。RTは、その全方向性のトンネルによって骨を必要な方向に増殖させ、しかも顆粒間の空隙が最適の骨形成空間を与えることで、骨形成の効率を最大限に増大できる人工マトリックス(スカフォールド)として極めて有用であることが証明された。

  • Research Products

    (12 results)

All 2011 2010

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Synthesis of gelatin-capped gold nanoparticles with variable gelatin concentration2011

    • Author(s)
      M.P.Neupane, S.J.Lee, I.S.Park, M.H.Lee, T.S.Bae, Y.Kuboki, M.Uo, F.Watari
    • Journal Title

      J Nanopart Res

      Volume: 13 Pages: 491-498

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Carbon nanotubes chromatography separated albumin from other serum proteins : a method for direct analysis of their interactions2010

    • Author(s)
      Yoshonori KUBOKI, Takamitu KOSHIKAWA, Hiroko TAKITA, Ryuichi FUJISAWA, Min-ho LEE, Shigeaki ABE, Tsukasa AKASAKA, Motohiro UO, Fumio WATARI, Rachel SAMMONS
    • Journal Title

      Dental Material Journal

      Volume: 29 Pages: 369-373

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Culture of ES Cells and Mesenchymal Stem Cells on Carbon Nanotube Scaffolds2010

    • Author(s)
      Hiromi KITAHARA, Yoshinori KUBOKI, Hiroko TAKITA, Tsukasa A KASAKA, Fumio WATARI, Nobuo INOUE
    • Journal Title

      Nano-Bio Medicine

      Volume: 2 Pages: 81-92

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Geometry of Extracellular Matrix : optimal tunnel size for bone formation in the honeycomb β-TCP of disk-form2010

    • Author(s)
      Yoshinori Kuboki, Kimitoshi Yagami, Shouhei Iku, Tohru Kaku, Michiko Terada, Yoshimasa Kitagawa, Hiroko Takita, Dong Li, Mariko Kimura, Rachel L.Sammons
    • Journal Title

      Nano-Bio Medicine

      Volume: 2 Pages: 107-113

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Geometry of artificial ECM : Tunnel structures induced bone and vascular tissues2011

    • Author(s)
      Yoshinori Kubold, Tohru Kaku, Hiroko Takita, Sun Yongkun, Guo Zhikun, Shouhei Iku, Mariko Kimura, Rachel Sammons
    • Organizer
      1^<st> Sino-German Symposium on Experimental Medicine
    • Place of Presentation
      河南省・新郷医科大学(中国) 招待講演
    • Year and Date
      2011-03-25
  • [Presentation] クロマトグラフィーによるチタンと血清タンパク質の相互反応の分析2011

    • Author(s)
      久保木芳徳、古沢利武、佐藤正明、孫永〓、鵜沼英朗、阿部薫明、赤坂司、宇尾基弘、亘理文夫、滝田裕子
    • Organizer
      第4回ナノ・バイオメディカル学会大会:ナノ・バイオメディシン シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学・野依記念学術交流会館(愛知)
    • Year and Date
      2011-02-22
  • [Presentation] 人工ECM幾何学:培養担体として有効な多孔性チタンの気孔径の検討2010

    • Author(s)
      滝田裕子、本間義幸、西村浩之、堀江拓尓、飯塚正、久保木芳徳
    • Organizer
      第32回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      グランドプリンスホテル広島(広島)
    • Year and Date
      2010-11-30
  • [Presentation] 人工ECMの幾何学:ポリウレタンフォームを利用した骨芽細胞の成長と骨形成に最適の3次元空間の構築2010

    • Author(s)
      久保木芳徳、西村浩之、菊地敦紀、滝田裕子、浦本洋一、賀来亨、尾関和秀
    • Organizer
      第42回日本結合組織学会・第57回マトリックス研究会合同大会
    • Place of Presentation
      秋田拠点センター・アルヴェ(秋田)
    • Year and Date
      2010-08-19
  • [Presentation] ランダム・トンネル型βTCPをIII級の根分岐部骨欠損に移植したときの骨・血管再生2010

    • Author(s)
      斎藤恵美子、斎藤彰、久保木芳徳、高橋大郎、本間義幸、滝田裕子
    • Organizer
      第42回日本結合組織学会・第57回マトリックス研究会合同大会
    • Place of Presentation
      秋田拠点センター・アルヴェ(秋田)
    • Year and Date
      2010-08-19
  • [Presentation] 人工ECMの幾何学:ランダム・トンネル型β-TCPの創製と骨・血管誘導2010

    • Author(s)
      久保木芳徳、滝田裕子、斎藤彰、高山万利子、賀来亨
    • Organizer
      第28回日本骨代謝学会
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル(東京)
    • Year and Date
      2010-07-21
  • [Book] Protein Nanotechnology : Research, Development and Precaution, 2 Impact of carbon nanotubes upon protein chemistry in The Food Industry in FOOD PROTEINS AND PEPTIDES2011

    • Author(s)
      Kuboki, Y., Fujisawa, R., Watari, F., Sammons, R.L.
    • Publisher
      Taylor & Francis Group, USA(印刷中,印刷中)
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 反重力培養方法及び反重力培養装置2010

    • Inventor(s)
      久保木芳徳, 西村浩之, 菊地敦紀
    • Industrial Property Rights Holder
      株式会社イノアック技術研究所
    • Industrial Property Number
      特許出願,特願2010-241528
    • Filing Date
      2010-10-27

URL: 

Published: 2012-07-19  

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