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Area-specific gene delivery on apatite-coated 3D scaffold for vascularized muscle tissue engineering

Research Project

Project/Area Number 18F18106
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Host Researcher 大矢根 綾子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (50356672)
Foreign Research Fellow SANTHAKUMAR SYAMA  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-10-12 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Keywords足場材 / 再生医療 / コラーゲン / リン酸カルシウム / ACPナノ粒子 / 線維芽細胞増殖因子(FGF) / 歯周組織再生 / りん酸カルシウム
Outline of Annual Research Achievements

再生医療における三要素は、細胞、増殖・分化因子、足場材(スキャホールド)とされている。本研究では、生体外で後者の2要素を複合化することで、血管を含む筋肉・骨などの組織の再生に有効なin vivo組織再生用足場材の創製を目指している。
前年度(2019年度)は、線維芽細胞増殖因子-2とリン酸カルシウムを複合化した3次元足場材を作製し、組成・構造分析および組織再生用足場材としての機能評価を進めた。結晶構造分析の結果、足場材の表面に担持・複合化されたリン酸カルシウムが、当初想定していたアパタイトではなく非晶質リン酸カルシウム(ACP)であることが明らかとなり、ACP複合化足場材とアパタイト複合化足場材の比較検討を行う必要が生じた。このため当該年度(2020年度)は、前年度成果の取り纏め・成果発表(論文投稿)に平行して、以下の実験を行った。
まず、初年度(2018年度)に構築した反応システムを用いて、ACPナノ粒子を複合化した足場材を作製した。足場材としては、3次元連通多孔質構造を有する生分解性コラーゲン顆粒を用いた。また、比較対象として、研究代表者らの従来の反応システムを用いて低結晶性アパタイトを複合化した足場材を作製した。未処理の足場材、ならびにACPあるいはアパタイトを複合化した足場材の表面組成・構造を走査電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分光分析装置、X線回折装置などを用いて確認した後、ラット頭蓋骨欠損モデルに埋入した。埋入部位の新生骨量、骨質などをX線CTイメージング、組織学的評価などにより評価した結果、未処理の足場材およびACP複合化足場材に対し、アパタイト複合化足場材において、埋入部位の骨再生が有意に促進されることが明らかとなった。本モデルにおいて、ACPナノ粒子の複合化が足場材の骨再生能に与える効果は認められなかった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(6 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] In situ precipitation of amorphous calcium phosphate nanoparticles within 3D porous collagen sponges for bone tissue engineering2020

    • Author(s)
      S. Santhakumar, A. Oyane, M. Nakamura, K. Koga, S. Miyata, K. Muratsubaki, H. Miyaji
    • Journal Title

      Mater. Sci. Eng. C

      Volume: 116 Pages: 111194-111204

    • DOI

      10.1016/j.msec.2020.111194

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アパタイト成膜スキャフォールドの骨新生効果2019

    • Author(s)
      吉野友都,宮治裕史,Santhakumar Syama,中村 真紀,大矢根 綾子
    • Organizer
      第23回生体関連セラミックス討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Functionalization of 3D collagen sponges with amorphous calcium phosphate nanoparticles for bone tissue engineering2019

    • Author(s)
      Santhakumar Syama,大矢根 綾子,中村 真紀,古賀 健司,宮田さほり,吉野友都,村椿光,宮治裕史
    • Organizer
      第41回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] In situ fabrication of amorphous calcium phosphate nanoparticles within 3D collagen sponges for bone tissue engineering2019

    • Author(s)
      Santhakumar Syama,大矢根 綾子,中村 真紀,古賀 健司,宮田さほり,村椿光,宮治裕史
    • Organizer
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 大矢根の研究

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/a-oyane/index.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 大矢根の研究

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/a-oyane/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2018-10-15   Modified: 2021-12-27  

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