2015 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ周期構造を利用した間葉系幹細胞自己生成組織の線維強化と軟組織修復の高度化
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25282134
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
藤江 裕道 首都大学東京, システムデザイン学部, 教授 (20199300)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 憲正 大阪大学, 臨床医工学融合研究教育センター, 教授 (50273719)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 間葉系幹細胞 / 自己生成組織 / ナノ加工 / ナノ線維 / 軟組織修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
基礎的検討として，前年度までのナノ加工条件およびナノ線維生成条件を踏襲し，MSCをナノ基板上およびコラーゲンナノ線維上で生成し，ナノ基板SATおよびナノ線維SATを生成した．形態学的観察では，ナノ基板SATは基板の溝方向に平行な微細なコラーゲン線維が密に配向しており，一方，ナノ線維SATはMSCと線維の混合領域が生成され，MSC/混合領域/線維の三層構造が認められた．力学的特性は，両材料ともSATに比べ，破断強度と剛性が増大していた．
応用的検討として，ウサギ滑膜由来のナノ基板SATとナノ線維SATをウサギの大腿骨荷重部軟骨に作成した欠損部に他家移植し，移植３ヶ月後に採取した軟骨様生成組織の形態学的観察および摩擦試験等の力学試験を行った．サフラニンOによる形態学的観察では，両材料とも濃赤色を示し，タイプIIコラーゲンと良質のプロテオグリカンの生成が示唆された．しかし，ナノ基板SATによる修復組織は，組織表面から深さ方向に断裂が認められ，組織の連続性が断たれている箇所が散見された．荷重2.5 MPa程度の圧縮荷重下における往復動摩擦試験を行ったところ，ナノ基板SATは組織が脆弱で，数度の繰り返し摩擦により表面が破壊された．これに対し，ナノ線維SATによる修復組織は正常軟骨には及ばないものの，摩擦係数が低値を示し，個体間のバラツキも少なかった．
追加検討として，ヒト滑膜由来のナノ線維SATを，ラット膝蓋腱中央1/3の欠損部に移植する異種間移植による修復実験を行った．その結果，移植を行わなかった対照群に比べ４週後に組織内のコラーゲン線維が有意に増大し，引張剛性が正常群レベルまで向上し，引張強度もわずかに増大した．
開発を行った材料のうち，ナノ線維SATは移植時の安定性が高まるだけでなく，軟骨および腱の修復に優れていることが分かった．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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