Effects of pore size on carbonate apatite bone substitute's osteoconductivity and replacement to bone

Research Project

Project/Area Number	19H04469
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	石川邦夫九州大学, 歯学研究院, 教授 (90202952)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000) Fiscal Year 2019: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywords	骨組成 / 炭酸アパタイト / 骨補填材 / 気孔形態 / 多孔体 / 骨伝導性 / 骨置換 / 人工骨 / 形態制御 / 骨再建 / 形態 / ハニカム / 顆粒結合 / 気孔 / 一次元多孔体
Outline of Research at the Start	超高齢社会の到来に伴い病気や外傷などで発生した骨の欠損部の治療が急増しています。現在の治療は自分の骨を取って、欠損部に補填する方法が主流ですが、自分の健全な部位から骨をとる必要があります。骨の組成は炭酸アパタイトという無機物質ですが、申請者は骨と同じ組成の炭酸アパタイト骨補填材の調製法を考案し、薬事承認を得て実用化しました。本研究では炭酸アパタイト骨補填材の更なる高機能化を目指し、多孔体化などの構造が炭酸アパタイト骨補填材への骨のでき方や骨との置き換わりを研究します。
Outline of Annual Research Achievements	骨補填材の高機能化には組成だけでなく、気孔形態・サイズ、結晶子サイズなど多くの因子の検討、最適化が必要である。そこで、本研究においては、炭酸アパタイト骨補填材の気孔形態（一次元、二次元、三次元）および気孔サイズが骨補填材の骨伝導性や骨置換性などに及ぼす影響を検討した。本年度は研究計画の最終年度にあたり、昨年度までに調製した炭酸アパタイト骨補填材を実験動物（ウサギ）の大腿骨等に埋入し、マイクロCTや病理阻止学的観察を行った。その結果、気孔の有無が極めて重要で、骨補填材の高機能化に多孔体化は必須あることが確認された。一次元気孔骨補填材を開口面が既存骨と接触するように埋植した場合は配向された骨試料中央部まで形成された。また、血管形成も一軸方向に認められた。二次元気孔骨補填材も試料中央部まで骨形成が認められた。しかしながら、気孔の絶対量が少ないためか新生骨量は一次元気孔骨補填材より少なかった。三次元気孔骨補填材は最も多くの新生骨が確認されたが、骨の配向性は一次元気孔骨補填材に比較して劣っていた。一次元気孔骨補填材を用いて気孔サイズの影響を検討した結果、300～500μｍが骨形成量の観点から最も好ましいことが明らかになった。以上の結果から、気孔形態、気孔サイズによって骨補填材の高機能化が可能であることが明らかになった。気孔形態は再建する骨の部位等によって選択すべきであると結論された。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(4 results)