2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノサイズのアパタイト粒子を応用した硬組織伝導デバイスの開発
| Project/Area Number |
25463013
|
|---|
| Research Institution | Iwate Medical University |
|---|
Principal Investigator |
平 雅之 岩手医科大学, 歯学部, 准教授 (60179398)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 生体材料 / ナノアパタイト / 合成コラーゲン / ポリ乳酸共重合体 / 硬組織再生 / 医療デバイス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，合成コラーゲンにナノサイズの合成アパタイト（n-HAP）を分散させたプレス複合体を調製し，ラット頭蓋骨欠損部における硬組織反応について検討を加え，非動物由来の安全な硬組織伝導デバイスの開発を目指した．プロリン，ハイドロキシプロリンとグリシンから成るポリペプチドを出発材料とし，カルボジイミドによる化学架橋とHOBT（1-ヒドロキシベンゾトリアゾール）による縮合を行い合成コラーゲン試料とした．n-HAPを混和した複合体の調製は凍結乾燥法により行った．成形（6x1 mm）は一軸加圧、抜き打ちで行い，オートクレーブによる最終滅菌を施した．Wistarラットの頭蓋骨に6 mmの骨欠損部を形成し，試料を埋入した。4週及び8週後、イソフロラン麻酔下、マイクロフォーカスX線CTによって骨の再生状態に検討を加えた．その結果，複合体は欠損部から浮き上がりやすく、0週から4週、8週にかけての経時的な骨再生挙動が些少で明瞭には確認できなかった。合成コラーゲンは親水性が高く，これまでの動物由来コラーゲンと異なる生体反応を惹起したと思われた．合成コラーゲン自体は貪食系細胞によって経時的に代謝され，炎症の程度は軽微であった．今後，術式と生体材料の適応方法の改善で骨伝導の改善が見込まれると推察された．本年度は，さらにジオキサンに溶解したポリ乳酸グリコール酸共重合体にn-HAPと抗生物質（エルスロマイシン）を配合し，凍結乾燥によってスポンジ体としてから，一軸加工を行ったメンブレン状の複合材料の試作も併せ行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
実験計画書に記載の項目のうち重要部分の研究は昨年度に達成されている．本年度は，有毒なウイルスやプリオンの混入が懸念される動物由来コラーゲン悪使用を控え，合成コラーゲンを使用したナノアパタイト/コラーゲン複合体による硬組織再生デバイスの開発を目指した．合成コラーゲンの架橋方法についてはいくつか試み最善のカルボジイミドとHOBTの組み合わせを採択した．別に，グルタルアルデヒドを使用したがアルデヒド基が残留し安全性に問題があった．合成コラーゲンは親水性に富みナノアパタイト（n-HAP）と比較的容易に混和が可能であった．合成コラーゲンは耐熱温度が動物由来コラーゲンよりも80℃以上と高く，オートクレーブ滅菌が可能であり，通常のエチレンオキサイドガス滅菌を避けられる利点も認められた．また，コラーゲン以外に．ポリ乳酸グリコール酸共重合体を用いたナノアパタイト配合複合体の調製にも成功した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
1)ナノハイドロキシアパタイト・人工合成コラーゲン複合材料の試料等に関して，骨芽細胞を用いた培養実験を行い，細胞増殖や骨系分化誘導の効率について検討を加える．
2)ナノアパタイトの表面に化学修飾を行いBMPやb-FGF等の成長因子を直接担持させ，結合の程度を理工学ならびに組織学的に検討する．
3)調製されたナノアパタイト配合複合材料をラット頭蓋骨欠損部に埋入し，骨再生修復の程度をＸ線学的並びに組織学的に評価する．
4)以上の知見を総括し，ナノサイズのアパタイト粒子を応用した硬組織伝導デバイスの開発を実現する．
|
| Causes of Carryover |
多くの予算を要する成長因子や生化学研究試薬の購入が最終年度に回ったため，1年目と2年目の予算に残額が残った．しかし、最終年度に細胞培養実験や生化学研究（遺伝子発現と蛋白発現の評価）を行うため総残額を適正に使用する予定である．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
高額消耗品の成長因子（BMPやb-FGFなど）を購入し細胞培養と動物実験に使用する。高額なヌードも購入使用する。遺伝子発現評価に高額なプライマーやTaqを購入し使用する。非脱灰の組織病理病理標本を外注によって作成依頼する。英語原著論文の校正や掲載料（オープンアクセス費用）にも充当する。
|
