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2012 Fiscal Year Annual Research Report

多孔質多層構造生体材料の開発と軟骨・骨多層組織再生に関する基礎的研究

Research Project

Project/Area Number 23656090
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

東藤 貢  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (80274538)

Keywords再生医療 / 組織工学 / 関節組織 / 生体材料 / 生体力学 / 幹細胞
Research Abstract

末期の変形性関節症や悪性腫瘍のような大規模な関節部の損傷に対する再生医療では,軟骨と骨からなる層状の組織再生が必要となる.そこで本研究では,大規模損傷を伴う関節の完全な再生医療を実現させるための基礎的研究として,軟骨と骨から構成される多層系生体組織の再生医療用足場材料を開発し,骨髄由来間葉系幹細胞を播種後軟骨細胞と骨芽細胞へそれぞれ分化させることで,自然な生体組織に匹敵する力学特性を有すると共に,生体適合性に優れる軟骨・骨多層構造再生組織を創製することを目的とした.
平成23年度には,軟骨-骨の2層構造を力学的に模擬した2層構造の生体吸収性多孔質材料の開発を試みた.軟骨層は延性生分解性樹脂であるPCLの多孔体で作製し,骨層はより弾性率の高いPLLAとバイオセラミックスの一種であるハイドロキシアパタイトHApの複合多孔体で作製した.また,骨単体の組織再生として,コラーゲンとβ-TCPを複合化した多孔体を足場材料として,間葉系幹細胞を播種し増殖・分化させ,力学特性と構造の変化を調査した.
平成24年度は,新たに軟骨単体の組織再生として,コラーゲンゲル,コラーゲン多孔体とゲルの複合体を足場材料として幹細胞の増殖能やALP活性について調査した.その結果,新規に開発したゲル・多孔体の複合構造が有効であることが明らかとなった.さらに,上層にコラーゲンゲルと幹細胞の複合体に軟骨分化誘導剤を加えたもの,下層にコラーゲンとβ-TCPの複合足場材と幹細胞の複合体に骨分化誘導剤を加えたものを用いて重ねあわせた2層構造の関節組織様人工組織を作製し,一定期間培養を行い,人工的に関節組織と類似の多層構造体の作製に成功した.また,骨のC画像から構築した3次元股関節モデルを用いて,人工多層組織を関節にインプラントした場合について,有限要素法を用いて応力解析を行い,力学環境の変化について明らか入した.

  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Biomechanical effect of implantation of chitosan/MWNTs reinforced scaffold into damaged femur2013

    • Author(s)
      Sunghyen Hwang, Mitsugu Todo
    • Journal Title

      Journal of Novel Carbon Resource Sciences

      Volume: 7 Pages: 1-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Compressive deformation behavior of bioabsorbable porous layered composite materials ofr articular tissue eigineering2013

    • Author(s)
      Sunghyen Hwang, Mitsugu Todo
    • Journal Title

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering

      Volume: 7 Pages: 1-10

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] コラーゲン/β-TCP複合系scaffoldの圧縮力学特性に及ぼす間葉系幹細胞培養の影響2012

    • Author(s)
      荒平高章,東藤 貢
    • Journal Title

      臨床バイオメカニクス

      Volume: 33 Pages: 237-244

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characterization of compressive deformation behavior of multi-layer porous composite materials for articular tissue engineering2012

    • Author(s)
      Sunghyen Hwang, Mitsugu Todo
    • Journal Title

      Journal of Mechanical Science and Technology

      Volume: 26 Pages: 1999-2004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 多孔質バイオセラミックス人工骨の圧縮力学特性に及ぼすコラーゲンコーティングの影響2012

    • Author(s)
      荒平高章,東藤 貢
    • Journal Title

      粉体および粉末冶金

      Volume: 59 Pages: 421-424

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 骨組織工学のための有機・無機2相多孔質材料の創製と評価2013

    • Author(s)
      荒平高章,東藤貢
    • Organizer
      第25回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所つくばセンター
    • Year and Date
      20130110-20130111
  • [Presentation] コラーゲンゲル・多孔体2相scaffoldによる軟骨再生の基礎的研究2013

    • Author(s)
      東藤貢,中牟田侑昌
    • Organizer
      第25回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所つくばセンター
    • Year and Date
      20130110-20130111
  • [Presentation] 骨組織工学用多孔質HAp/PCL複合材料の力学特性2012

    • Author(s)
      Yos Phanny, 東藤貢
    • Organizer
      日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      20120921-20120922
  • [Presentation] コラーゲン/β-TCP複合系scaffoldを用いた間葉系幹細胞培養系における細胞外マトリックス形成機構2012

    • Author(s)
      東藤貢,荒平高章
    • Organizer
      第11回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      20120613-20120614
  • [Presentation] 有機・無機複合系多孔質材料と間葉系幹細胞を用いたin vitroでの骨組織形成

    • Author(s)
      東藤貢
    • Organizer
      第16回バイオレオロジー・リサーチ・フォーラム
    • Place of Presentation
      東京大学医学部
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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