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関節軟骨表面における高機能潤滑システムの自己形成・自己修復メカニズムの探究

研究課題

研究課題/領域番号 17H01244
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関九州大学

研究代表者

澤江 義則  九州大学, 工学研究院, 教授 (10284530)

研究分担者 山口 哲生  九州大学, 工学研究院, 准教授 (20466783)
森田 健敬  九州大学, 工学研究院, 助教 (70175636)
中嶋 和弘  帝京大学, 公私立大学の部局等, 准教授 (70315109)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2017年度: 25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円)
キーワードトライボロジー / 関節潤滑 / 超潤滑 / 細胞・組織 / 関節軟骨 / 関節液 / 生体分子 / 生物・生体工学 / 生体高分子 / 張潤滑
研究成果の概要

関節軟骨によく似た性質を持つ柔軟材料(ハイドロゲル)を軟骨モデルとして用い,生体関節の摩擦を小さくし,滑らかな動きを可能にしている超潤滑メカニズムの詳細を探求した.その結果,関節液に含まれるヒアルロン酸とリン脂質の複合体が優れた潤滑機能を発揮し摩擦を低減すること,軟骨を形成する細胞外基質とこれらの成分が結びつくことで潤滑機能が更に高まること,さらに軟骨組織に含まれる水が上記の成分による潤滑機能の形成に重要な役割を果たしていることを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

この研究から得られる成果には3つの意義が存在すると考える.一つ目は,生体関節の潤滑メカニズムを解明する基礎科学的意義.二つ目は,関節潤滑の破綻による変形性関節症の発症メカニズムについて新しい知見を与える臨床医学的意義,三つ目は,柔軟で透水性を有する高含水ハイドロゲルを摩擦材とし,生体高分子類似の分子構造を有する水溶性潤滑剤を用いた,画期的な超潤滑しゅう動システム開発につながるシーズ技術研究としての工学的意義である.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (61件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (42件) (うち国際学会 28件、 招待講演 9件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] Brno University of Technology(チェコ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Lulea University of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Lulea University of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute Technology Delhi(インド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Universiti Teknologi Malaysia(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Lulea University of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Brno University of Technology(チェコ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Running-in friction of hip joint replacements can be significantly reduced: The effect of surface-textured acetabular cup2020

    • 著者名/発表者名
      Necas David、Usami Hatsuhiko、Niimi Tatsuya、Sawae Yoshinori、Krupka Ivan、Hartl Martin
    • 雑誌名

      Friction

      巻: 8 号: 6 ページ: 1137-1152

    • DOI

      10.1007/s40544-019-0351-x

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Subsonic to Intersonic Transition in Sliding Friction for Soft Solids2020

    • 著者名/発表者名
      Yashiki Takuya、Morita Takehiro、Sawae Yoshinori、Yamaguchi Tetsuo
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 23 ページ: 238001-238001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.238001

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topology and Toughening of Sparse Elastic Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tetsuo、Onoue Yudai、Sawae Yoshinori
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 6 ページ: 68002-68002

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.068002

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Synovial Fluid Constituents on Friction between UHMWPE and CoCrMo2020

    • 著者名/発表者名
      Shinmori Hironori、Kubota Mayo、Morita Takehiro、Yamaguchi Tetsuo、Sawae Yoshinori
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 15 号: 4 ページ: 283-292

    • DOI

      10.2474/trol.15.283

    • NAID

      130007904778

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biomimetic artificial cartilage: fibre-reinforcement of PVA hydrogel to promote biphasic lubrication mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Sakai, Seido Yarimitsu, Yoshinori Sawae, Mochimitsu Komori, Teruo Murakami
    • 雑誌名

      Biosurface and Biotribology

      巻: 5 号: 1 ページ: 13-19

    • DOI

      10.1049/bsbt.2018.0031

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Propagation of Fatigue Cracks in Friction of Brittle Hydrogels2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Tetsuo、Sato Ryuichiro、Sawae Yoshinori
    • 雑誌名

      Gels

      巻: 4 号: 2 ページ: 53-53

    • DOI

      10.3390/gels4020053

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Influence of Proteins and Speed on Friction and Adsorption of Metal/UHMWPE Contact Pair2017

    • 著者名/発表者名
      Necas D.、Sawae Y.、Fujisawa T.、Nakashima K.、Morita T.、Yamaguchi T.、Vrbka M.、Krupka I.、Hartl M.
    • 雑誌名

      Biotribology

      巻: 11 ページ: 51-59

    • DOI

      10.1016/j.biotri.2017.03.003

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Superior lubrication mechanism in poly(vinyl alcohol) hybrid gel as artificial cartilage2017

    • 著者名/発表者名
      Murakami Teruo、Yarimitsu Seido、Sakai Nobuo、Nakashima Kazuhiro、Yamaguchi Tetsuo、Sawae Yoshinori、Suzuki Atsushi
    • 雑誌名

      Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology

      巻: 231 号: 9 ページ: 1160-1170

    • DOI

      10.1177/1350650117712881

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Importance of Adaptive Multimode Lubrication Mechanism in Natural Synovial Joints2017

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami, S. Yarimitsu, N. Sakai, K. Nakashima, T. Yamaguchi, Y. Sawae
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 印刷中 ページ: 306-315

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2016.12.052

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Experimental study on synovial joint lubrication using natural articular cartilage and hydrogel cartilage models2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      International Tribology Research Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] モノマー組成の異なるハイドロゲルの摩擦に及ぼす関節液成分の影響2020

    • 著者名/発表者名
      平川 達大
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋別府
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Friction Measurement of Articular cartilage using Nano Tribometer2020

    • 著者名/発表者名
      Wenxiao Li
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋別府
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 擬似生体環境下での多方向滑り試験における超高分子量ポリエチレン由来のトライボフィルム形成2020

    • 著者名/発表者名
      新盛弘法
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋別府
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 関節内環境における摩擦・摩耗・潤滑2020

    • 著者名/発表者名
      澤江義則
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋別府
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 組成の異なるハイドロゲルの関節模擬環境における摩擦挙動に及ぼす関節液成分の影響2020

    • 著者名/発表者名
      平川達大
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会2020年度九州ブロック学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ヒアルロン酸を充てんしたエポキシ/UHMWPE 複合材の生体模擬環境における摩耗特性2020

    • 著者名/発表者名
      西村竜成
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会2020年度九州ブロック学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] レオメータを用いたアガロース-軟骨細胞モデルの摩擦特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤 巧
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋別府
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Lubricity of synovial fluid constituents evaluated on UHMWPE and hydrogel cartilage tissue model2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      International Symposium on Biosurfaces, Biotribology and Bionic-tribology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lubricity of synovial fluid constituents for hydrogel cartilage model2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      74th STLE Annual Meeting and Exhibition
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tribological Behavior of Hydrogels in Model Synovial Fluids Containing Proteins, Lipids and Hyaluronic Acid2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      10th International Conference on Materials for Advanced Technologies
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of proteins on frictional behavior of copolymer hydrogels consist of hydrophilic and hydrophobic monomers2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiro Hirakawa
    • 学会等名
      The 11th International Biotribology Forum
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Lubrication Effect of Protein, Phospholipids and Hyaluronic Acid on Hydrated Hydrogel Cartilage Model2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      International Tribology Conference Sendai 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Lubrication Effect of ECM Using Hydrogels-Chondrocyte Complex2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Doi
    • 学会等名
      International Tribology Conference Sendai 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Synovial Constituents on the Wear of Artificial Joints Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Hironori Shinmori
    • 学会等名
      International Tribology Conference Sendai 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Why contact pressure changes frictional property of joint prosthesis material under boundary lubrication?2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Nakashima
    • 学会等名
      3rd Czech-Japan Tribology Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polymer Biotribology for Evolution of Artificial Joints2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      Malaysia-Singapore Research Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] I型コラーゲン-軟骨細胞複合体を用いた細胞外基質成分の潤滑効果評価2019

    • 著者名/発表者名
      土井 裕貴
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部沖縄講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effect of proteins on frictional behavior of copolymer hydrogels consist of hydrophilic and hydrophobic monomers2019

    • 著者名/発表者名
      Hironori Shinmori
    • 学会等名
      The 8th International Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lubricity of synovial fluid constituents for artificial joint and synovial joint model2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      The 8th International Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on synovial joint lubrication with macroscale experimental models of cartilage tissue and synovial fluid2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      IndiaTrib 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LUBRICITY OF SYNOVIA CONSTITUENTS ON HYDROGEL ARTIFICIAL CARTILAGE2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae Mayo Kubota Takehiro Morita Tetsuo Yamaguchi
    • 学会等名
      The 18th Nordic Symposium on Tribology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contribution of Each Synovia Constituent to Friction of UHMWPE / CoCrMo sliding pair for joint prosthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Hironori Shinmori Yoshinori Sawae Mayo Kubota Takehiro Morita Tetsuo Yamaguchi
    • 学会等名
      6th Asia International Conference on Tribology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polymer Biotribology2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      3rd International Conference on Polymer Tribology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shape design and friction of polymer gels2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Yamaguchi Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      3rd International Conference on Polymer Tribology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of proteins and phospholipids for friction between UHMWPE and CoCrMo2018

    • 著者名/発表者名
      Hironori Shinmori Yoshinori Sawae Mayo Kubota Takehiro Morita Tetsuo Yamaguchi
    • 学会等名
      4th International Conference on BioTribology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lubricity of synovial fluid constituents on highly hydrated hydrogel artificial cartilage2018

    • 著者名/発表者名
      Mayo Kubota Hironori Shinmori Takehiro Morita Tetsuo Yamaguchi Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      4th International Conference on BioTribology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 関節液中でのUHMWPE/CoCrMo間の摩擦特性2018

    • 著者名/発表者名
      新盛 弘法 森田 健敬 山口 哲生 澤江 義則
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rheological Characteristics and Lubricity of Model Synovial Fluids containing Protein, Phospholipids and Hyaluronic Acid2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae Hironori Shinmori Mayo Kubota Tetsuo Yamaguchi Takehiro Morita
    • 学会等名
      2018 International Conference on Engineering Tribology and Applied Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体高分子成分による超高分子量ポリエチレンの摩擦・摩耗への影響2018

    • 著者名/発表者名
      新盛弘法 久保田万葉 森田健 敬 山口哲生 澤江義則
    • 学会等名
      トライボロジー会議2018秋 伊勢
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Protein and phospholipids increase friction between CoCrMo and UHMWPE2018

    • 著者名/発表者名
      Hironori Shinmori
    • 学会等名
      The 10th International Biotribology Forum
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lubricity of synovial fluid constituents on highly hydrated hydrogel artificial cartilage2018

    • 著者名/発表者名
      Mayo Kubota
    • 学会等名
      The 10th International Biotribology Forum
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Biotribology of Natural Synovial Joint and Joint Prosthesis2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      The Japan Society of Mechanical Engineers Hokkaido Branch “Biomechanics Research Meeting” 29th Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Deformation Determination of Cultured Cells inside Scaffolds under Mechanical Load2017

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Ariura
    • 学会等名
      5th Malaysia-Japan Tribology Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 再生軟骨組織への機械的負荷による内部細胞の変形2017

    • 著者名/発表者名
      有浦秀昭
    • 学会等名
      第39回バイオトライボロジ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Cartilaginous tissue formation by cultured chondrocytes under traction loading2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      6th World Tribology Congress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of serum lubrication on friction between hydrogel acetabular liner and metal head2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Sawae
    • 学会等名
      Biosurface and Biotribology Chengdu 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deformation determination of cultured cell inside scaffolds under mechanical load2017

    • 著者名/発表者名
      Ariura Hideaki
    • 学会等名
      Biosurface and Biotribology Chengdu 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lubrication Effects of Model Synovial Fluid on Hydrated Hydrogel Artificial Cartilage2017

    • 著者名/発表者名
      Mayo Kubota
    • 学会等名
      2nd Czech-Japan Tribology Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Synovial Constituents on Friction between UHMWPE and CoCrMo2017

    • 著者名/発表者名
      Hironori Shinmori
    • 学会等名
      2nd Czech-Japan Tribology Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械的負荷を与えた足場材内部における 培養細胞の変形定量2017

    • 著者名/発表者名
      有浦秀昭
    • 学会等名
      日本機械学会第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] 培養軟骨細胞による組織形成に対する円 筒接触による力学負荷の影響2017

    • 著者名/発表者名
      岸幸直
    • 学会等名
      日本機械学会第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
  • [図書] Handbook of Polymer Tribology2018

    • 著者名/発表者名
      Sujeet Kumar Sinha
    • 総ページ数
      694
    • 出版者
      World Scientific Pub Co Inc
    • ISBN
      9813227788
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 数値解析と表面分析による トライボロジーの解明と制御2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木 信也
    • 総ページ数
      1192
    • 出版者
      テクノシステム
    • ISBN
      9784924728806
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 高度物理刺激と生体応答2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦
    • 総ページ数
      197
    • 出版者
      養賢堂
    • ISBN
      9784842505626
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-13  

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