ナノハイドロキシアパタイト・人工合成コラーゲンを用いた骨補填材の開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26893247
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: 畠山 航 岩手医科大学, 歯学部, 助教 (20733728)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: 生体材料 / ナノアパタイト / 合成コラーゲン / コラーゲン複合体 / 硬組織再生 / 医療デバイス

Outline of Annual Research Achievements

合成コラーゲン（aCol）にナノサイズの合成アパタイト（n-HAP）を分散させた複合体を調製し，直上で骨芽細胞SaOS-2を培養し，細胞接着の程度と骨系分化誘導能を調べ，非動物由来の安全な骨伝導性・生体材料の創製を目指した．グリシン，プロリンとハイドロキシプロリ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．成型（6x1 mm）後，オートクレーブによる滅菌を施した．
複合材料（aCol/n-HAP）上と対照のaColのみ上で骨芽細胞SaOs-2を1週間培養し，パラフォルムアルデヒドによる固定後，凍結乾燥し，走査型電子顕微鏡（SEM）にて観察した．n-HAP/aColは，コラーゲン帯の中にn-HAP凝集塊が練りこまれたため，aColのみに比べ，平面状になる事を確認した．また，SaOS2細胞は複合材料上およびaCol上で接着，増殖していることを確認した．従って，複合体上およびaCol上では，活発な生体反応が行なえていると考えられた．
1週と3週培養した細胞から遺伝子（Total-RNA）を抽出し，定量PCRによって骨系分化誘導マーカーの動態に比較検討を加えた．3週分析の結果，骨芽細胞SaOs-2のアルカリフォスファターゼ（ALP）遺伝子の発現は，複合材料上で培養した場合が最大で，aCol上が続き，プラスチックの培養皿上が最小であることを確認した．骨シアロプロテイン（BSP）遺伝子の発現は不定状であった．従って，合成コラーゲンは初期中期の骨系分化を誘導し，n-HAPの配合がその効果（骨伝導能）を一層促進すると判断された．
昨年度は，ラット頭蓋骨骨欠損部に複合材料を埋入した動物実験から，ある程度の骨形成能を確認した．本年度においては，骨芽細胞の培養実験から複合材料（aCol/n-HAP）の骨伝導能を確認した．従って，総合して，調製された複合材料は新規の骨補填材料として有用と類推された．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。