規格化ナノ構造チタンによる接着蛋白質を介した組織形成制御可能な生体材料開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K09976
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 秋葉 陽介 新潟大学, 医歯学総合病院, 講師 (70547512)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 魚島 勝美 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50213400) ; 照沼 美穂 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50615739) ; 水野 潤 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (60386737) ; 泉 健次 新潟大学, 医歯学系, 教授 (80242436)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: チタン / ナノ構造 / インプラント / オッセオインテグレーション

Outline of Annual Research Achievements

デンタルインプラントにおいては、オッセオインテグレーションと呼ばれるチタンと骨の結合が認められる。インプラントの成功基準の一つにオッセオインテグレーションの確立、成立が上げられている。臨床的には、デンタルインプラント表面をエッチングやサンドブラストによって粗造化することによって、骨芽細胞の接着、分化、骨形成を促進することができるとされている。しかし、チタン表面の粗造化がどのような構造因子と、それを認識し得る、細胞のどのような機能で細胞分化を促進するのか、といった詳細なメカニズムについては、十分な理解が進んでしない。これまでの研究において、粗造化されたチタンにおける、骨骨芽細胞の分化促進機構を検証する際に使用されていた、研磨による平滑な無構造チタンとされているチタンにおいても、電子顕微鏡下では、研磨に伴う研磨痕が多く観察され、細胞、タンパク質レベルでは無構造ではなく極めて粗造な構造が認識されていると考えられる。しかし、チタンに規格化され、制御された構造をナノレベルで形成することは、技術的に困難である。これまでの研究においては、数百ナノメートルの非規格化構造や規格化構造であっても数マイクロのサイズでしか構造形成は実現できていない。本研究においては、表面粗さ数ナノメートルの無構造チタン基板を基本に、構造因子に影響されないチタン特異的接着タンパク質群を同定し、さらに粗面構造における接着タンパク質群を同定し、構造因子による骨芽細胞接着分化促進因子を同定するものである。規格化ナノ構造チタンにおいては規格化線状ナノ構造を形成したチタン基板上での細胞挙動、組織形成制御を確認するために、骨髄由来細胞を播種培養し、ナノ構造によって細胞活動が制御され得ることを確認済みである。また、無構造チタン基板上において、接着タンパク質群の回収及び解析を実施している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナウィルス感染対策による実験施設の使用制限及び、実験自体の制限により研究計画にやや遅れを認めている。

Strategy for Future Research Activity

現在、無構造チタン基板での接着タンパク質を解析中である。今後、骨芽細胞の分化測定などを実施する

Causes of Carryover

実験施設使用制限、実験遅延などりより当初の計画より遅れが生じたため