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

2022 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勝美 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50213400) ; 照沼 美穂 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50615739) ; 水野 潤 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 客員上級研究員(研究院客員教授) (60386737) [Withdrawn] ; 泉 健次 新潟大学, 医歯学系, 教授 (80242436)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: インプラント / ナノ構造 / 細胞制御

Outline of Annual Research Achievements

インプラントは優れた治療戦略だが、長い治療期間が問題になる。治癒期間短縮には骨結合の促進が必要であるが、骨結合に関わる接着蛋白質が十分に解析されておらず、チタンと骨の結合機構自体が解明されていない。骨結合機構、接着蛋白質探索には再現性を持ったナノサイズのチタン表面構造形成が必要であるが、技術的制約から、これまでに規格化ナノタン構造形成は達成されていない。そのためチタン表面のナノサイズ構造研究は臨床応用に至る十分なエビデンス構築に
至っていない。本申請において我々は規格化ナノチタン構造形成に成功し、チタン表面の極微量な結合物質の解析と、骨結合機構の解明が可能となった。規格化ナノ構造形成技術は至適構造形態付与により意図的に骨結合を促進させることが可能であり、さらに本研究で見出されたナノ構造と細胞機能・組織形成制御機構を応用し、骨形成促進、細胞誘導、感染防御などの周辺組織の制御機能を持つ生体活性材料の開発が可能となる。本研究においてはナノレベル平滑基板における
細胞挙動およびナノサイズ規格化構造における細胞挙動を観察しナノ構造によって細胞機能の制御が効果どうかを検討した。ナノサイズ洗浄構造は既存のマイクロ構造基盤よりも小さく、細胞自体が形態学的に換入できないサイズの構造であるにもかかわらず、細胞挙動を制御可能であった。細胞自体の挙動制御可能なナノサイズ感受性は25nm以上が必要であることがわかった。一方で細胞増殖に関わる基盤の表面粗さに対する細胞の感受性は、0.6nmと1.7nmのちがいを感受可能であった

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

細胞挙動およびナノサイズ規格化構造における細胞挙動を観察しナノ構造によって細胞機能の制御が効果どうかを検討した。ナノサイズ洗浄構造は既存のマイクロ構造基盤よりも小さく、細胞自体が形態学的に換入できないサイズの構造であるにもかかわらず、細胞挙動を制御可能であった。細胞自体の挙動制御可能なナノサイズ感受性は25nm以上が必要であることがわかった。一方で細胞増殖に関わる基盤の表面粗さに対する細胞の感受性は、0.6nmと1.7nmのちがいを感受可能であったナノ構造を形成したチタン基板上における細胞増殖および増殖方向、産生タンパク質、遺伝子発現を解析している

Strategy for Future Research Activity

チタン接着タンパク質群の機能解析を基点として、オッセオインテグレーション促進可能なタンパク質群を探索予定

Causes of Carryover

研究分担者が海外に移籍になり、分担金が返還されたため