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灰化ウシ海綿骨を担体とする高力学適合性再生骨の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H03890
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関金沢大学

研究代表者

田中 茂雄  金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (20262602)

研究分担者 松原 秀憲  金沢大学, 医学系, 助教 (10507057)
平野 義明  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (80247874)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2015年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード再生骨 / ティッシュエンジニアリング / 灰化骨 / アルギン酸 / 力学的適合性 / RGDSペプチド / 電磁場刺激 / ティシュエンジニアリング / 力学的特性 / 複合化 / 多孔質化 / テッシュエンジニアリング / 骨芽細胞 / 石灰化 / 生体材料 / 移植・再生医療
研究成果の概要

本研究では、灰化ウシ海綿骨を使った再生骨用担体に対し生体骨並みの力学的特性を持たせることを目標とし、以下の成果を得た。灰化ウシ海綿骨をナノ粒子化し、それとアルギン酸を混合した複合材を作製した。同複合材は、生体緻密骨並みの力学的剛性を有しており、さらにアルギン酸をシアノ―ル架橋することで疑似体液中での力学的安定性を確保することができた。加えて、ランダムパルス電磁場刺激とRGDSペプチド表面修飾を併用することにより担体内での骨芽細胞による基質産生と石灰化が促進されることがマイクロCT計測により確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、灰化処理した動物骨とアルギン酸といういずれも安価な生体由来の材料を使い、高い力学的適合性を有する再生骨用担体が作製可能であることをはじめて示した。また、担体内での骨組織再生がRGDSペプチド修飾と電磁場刺激の相乗効果により促進され得ることを明らかにしている。本研究成果から、急増する高齢者の骨粗鬆症において、安価で再手術不要な骨置換治療が可能となることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Random electromyostimulation promotes osteogenesis and the mechanical properties of rat bones2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeo M. Tanaka, Yuma Yorozuya, Daisuke Takatsu
    • 雑誌名

      Annals of Biomedical Engineering

      巻: 45 号: 12 ページ: 2837-2846

    • DOI

      10.1007/s10439-017-1927-0

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frequency-dependence of mechanically stimulated osteoblastic calcification in tissue-engineered bone in vitro2015

    • 著者名/発表者名
      Shigeo M. Tanaka, Kohei Tachibana
    • 雑誌名

      Annals of Biomedical Engineering

      巻: 43 号: 9 ページ: 2083-2089

    • DOI

      10.1007/s10439-014-1241-z

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 灰化骨パウダー/アルギン酸複合体を用いた新規人工骨材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      小浪文太,田中茂雄
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第56期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 骨パウダー/アルギン酸複合体を用いた再生骨用多孔質担体の開発2019

    • 著者名/発表者名
      西山佑樹、水上 真、小浪文太、田中茂雄
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第48回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マイクロCTを用いた再生骨内新生骨基質の解析2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺 寛之、田中 茂雄、平野義明
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第55期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 灰化骨パウダー/アルギン酸複合体を用いた新規人工骨材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小浪文太、水上 真、田中茂雄
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第47回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高靭性を備えたナノ灰化骨パウダー/アルギン酸複合体による骨再生材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      田中 茂雄、一瀬俊明
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      名古屋市(ウインクあいち)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 破骨細胞を用いた灰化ウシ骨の生体吸収性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      泉 雅樹、田中茂雄
    • 学会等名
      本機械学会 第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The effects of electromagnetic field stimulation on cell distribution and calcification in tissue-engineered bone2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Mizukami, Hiroyuki Watanabe
    • 学会等名
      Japan-Thailand Research Exchange Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effectiveness of electro-myostimulation at rat quadriceps in increasing the mechanical properties of the lumbar vertebrae2017

    • 著者名/発表者名
      Ishak S. Limbong, Tomoaki Yamamura, Shigeo M. Tanaka
    • 学会等名
      The XXVI Congress of the International Society of Biomechanics (ISB2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ灰化骨パウダー/アルギン酸複合体による骨再生材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      一瀬俊明、田中茂雄
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第54期総会・講演会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Study on the biosolubility of calcined bovine bone scaffold for bone tissue engineering2016

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Tanaka, Naoki. Hirooka
    • 学会等名
      2016 Summer Biomechanics, Bioengineering and Biotransport Conference (SB3C2016)
    • 発表場所
      National Harbor, Maryland, USA
    • 年月日
      2016-06-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 灰化ウシ骨の再生骨用担体としての利用のその特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      田中茂雄、廣岡直樹、泉 雅樹
    • 学会等名
      第55回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山市(富山国際会議場)
    • 年月日
      2016-04-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 灰化ウシ海面骨を担体として用いた再生骨の作製と電磁場刺激による力学特性の向上2016

    • 著者名/発表者名
      田中茂雄、廣岡直樹
    • 学会等名
      第15回日本生成医療学会総会
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 灰化海綿骨担体を用いた再生骨の石灰化促進に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺寛之、田中茂雄
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部学生会第45回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      長野市
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Effects of electromagnetic field stimulation on the mechanical properties of tissue-engineered bone2015

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Tanaka, Yuki Yamashita
    • 学会等名
      The Sixth International Conference on Science and Engineering
    • 発表場所
      Yangon, Myanmar
    • 年月日
      2015-12-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of electromagnetic field stimulation on the mechanical properties of tissue-engineered bone constructed with a calcined bovine trabecular bone scaffold2015

    • 著者名/発表者名
      Shigeo M. Tanaka, Yuki Yamashita
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromagnetic field stimulation enhances mechanical properties of tissue-engineered bone constructed with calcined bovine trabecular bone scaffold2015

    • 著者名/発表者名
      Shigeo M. Tanaka, Yuki Yamashita
    • 学会等名
      2015 Summer Biomechanics, Bioengineering and Biotransport Conference (SB3C2015)
    • 発表場所
      Utah, USA
    • 年月日
      2015-06-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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