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関節内トライボ環境への軟骨細胞応答による潤滑機能構築プロセスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18560137
研究種目

基盤研究(C)

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, 准教授 (10284530)

研究分担者 渡部 正夫  九州大学, 工学研究院, 准教授 (30274484)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
4,020千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 420千円)
2007年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2006年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワードトライボロジー / 細胞・組織 / 関節軟骨 / 潤滑機能 / 移植・再生医療
研究概要

生体関節の表面を覆う関節軟骨は,滑らかな関節運動を実現する軸受の役割を果たしており,その表面には摩擦を低く保つための高度な潤滑機能が備わっている.本研究では,関節軟骨組織に潤滑機能が発現するメカニズムについて,まず次のような仮説を立てた.「軟骨組織内部に存在する軟骨細胞が組織に負荷される流体せん断や,摩擦により誘起される圧縮,せん断ひずみといったトライボ刺激(Tribological Stimulation)に応答し,細胞外マトリックスの産生と組織構造形成を制御することで,関節内のトライボ環境に適応した関節潤滑機構を構築する」.この仮説を証明するため,三次元担体に播種された軟骨細胞に,任意の転がり滑り運動を負荷しながら培養することが可能な実験システムを構築した.このシステムを用い,アガロースを三次元担体とした培養組織試験片に転がり滑り運動を負荷し,細胞外マトリックスによる組織構造形成に及ぼす影響を評価した.その結果,3日間の静置培養の後,試験片表面に純滑りを加えながら更に5日間培養した試験片では,表層部に存在する軟骨細胞による細胞外マトリックス産生が促進され,培養組織表面近傍に糖タンパク複合体が高濃度に蓄積されることが示された.これは,培養中のトライボ刺激負荷により,生体軟骨類似の潤滑性表層構造が,再生組織に形成される可能性を示すものと思われる.また,培養中の細胞への物質供給および代謝生成物の移動を支配する,培養組織の物質輸送特性を実験的に評価し,培養による組織形成に伴う輸送特性の変化を明らかにした.さらに,再生組織の潤滑特性に大きな影響を持つと思われるタンパク質成分の潤滑性について,含水ゴムを再生軟骨モデルとした摺動試験により検討した.一連の実験では,モデル表面へのタンパク質吸着膜形成状態と,それによりもたらされる境界潤滑特性を明らかにした.

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (19件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (15件)

  • [雑誌論文] Influence of protein and lipid concentration of the test lubricant on the wear of ultra high molecular weight polyethylene2008

    • 著者名/発表者名
      Y.Sawae, A.Yamamoto, T.Murakami
    • 雑誌名

      Tribology lnternational 41

      ページ: 648-656

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of protein and lipid concentration of the test lubricant on the wear of ultra high molecular weight polyethylene2008

    • 著者名/発表者名
      Y., Sawae, A., Yamamoto, T., Murakami
    • 雑誌名

      Tribology International

      ページ: 41648-656

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Influence of protein conformation on frictional properties of poly(vinylalcohol)hydrogel for artificial cartilage2007

    • 著者名/発表者名
      K.Nakashima, Y.Sawae, T.Muakami
    • 雑誌名

      Tribology Letters 26

      ページ: 145-151

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micro-and Nanoscopic Biotribological Behavioursin Natural Synovial Joints and Artificial Joints2007

    • 著者名/発表者名
      T.Murakami, Y.Sawae, et. al.
    • 雑誌名

      Proc Instn Mech Engrs Part J 221

      ページ: 237-245

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the conformational changes and differences of proteins on the frictional properties of Poly (vinyl alcohol) Hydrogel2007

    • 著者名/発表者名
      K.Nakashima, Y.Sawae, T.Muakami
    • 雑誌名

      Tribology International 40

      ページ: 1423-1427

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on the Mechanisms of Wear Reduction of Artificial Cartilage through in situ Observation on Forming Protein Boundary Film2007

    • 著者名/発表者名
      S.Yarimitsu, K.Nakashima, Y.Sawae, T.Muakami
    • 雑誌名

      Tribology Online 2

      ページ: 114-119

    • NAID

      130000067054

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of protein conformation on frictional properties of poly (vinyl alcohol) hydrogel for artificial cartilage2007

    • 著者名/発表者名
      K., Nakashima, Y., Sawae, T., Muakami
    • 雑誌名

      Tribology Letters 26

      ページ: 145-151

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro-and Nanoscopic Biotribological Behaviours in Natural Synovial Joints and Artificial Joints2007

    • 著者名/発表者名
      T., Murakami, Y., Sawae, et. al.
    • 雑誌名

      Proc Instn Mech Engrs Part J 221

      ページ: 237-245

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of the conformational changes and differences of proteins on the frictional properties of Poly (vinyl alcohol) Hydrogel2007

    • 著者名/発表者名
      K., Nakashima, Y., Sawae, T., Muakami
    • 雑誌名

      Tribology International 40

      ページ: 1423-1427

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Study on the Mechanisms of Wear Reduction of Artificial Cartilage through in situ Observation on Forming Protein Boundary Film2007

    • 著者名/発表者名
      S., Yarimitsu, K., Nakashima, Y., Sawae, T., Muakami
    • 雑誌名

      Tribology Online 2

      ページ: 114-119

    • NAID

      130000067054

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Influence of protein conformation on frictional properties of poly(vinylalcohol)hydrogel for artificial cartilage2007

    • 著者名/発表者名
      K. Nakashima, Y. Sawae, T. Muakami
    • 雑誌名

      Tribology Letters 26

      ページ: 145-151

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micro-and Nanoscopic Biotribological Behaviours in Natural Synovial Joints and Artificial Joints2007

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami, Y. Sawae, et. al.
    • 雑誌名

      Proc Instn Mech Engrs Part J 221

      ページ: 237-245

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the conformational changes and differences of proteins on the frictional properties of Poly(vinyl alcohol)Hydrogel2007

    • 著者名/発表者名
      K. Nakashima, Y. Sawae, T. Muakami
    • 雑誌名

      Tribology International 40

      ページ: 1423-1427

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on the Mechanisms of Wear Reduction of Artificial Cartilage through in situ Observation on Forming Protein Boundary Film2007

    • 著者名/発表者名
      S. Yarimitsu, K. Nakashima, Y. Sawae, T. Muakami
    • 雑誌名

      Tribology Online 2

      ページ: 114-119

    • NAID

      130000067054

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Cyclic Compression on ECM Synthesis and Mechanical Property in Cultured Chondrocyte-Agarose Construct2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Sawae et al.
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics Vol.39,S1

      ページ: 220-220

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-dependent and Depth-dependent Compressive Deformation of Articular Cartilage and Chondrocytes2006

    • 著者名/発表者名
      T.Murakami et al.
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics Vol.39,S1

      ページ: 230-230

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Macroscopic Transport Phenomena in Native and Engineered Cartilage Tissue2006

    • 著者名/発表者名
      M.Watanabe et al.
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics Vol.39,S1

      ページ: 378-378

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An Experimental Investigation of Boundary Lubrication Mechanism with Protein and Lipid in Synovial Joint using Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Sawae et al.
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics Vol.39,S1

      ページ: 476-476

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Protein Absorption on the Lipid Interface and Its Relation to Bio-Tribology - Experimental Study with Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Sawae et al.
    • 雑誌名

      Proc. 33rd Leeds-Lyon Symposium on Tribology

      ページ: 44-44

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Roles of Adsorbed Film in Hydration Lubrication for Articular Cartilage2007

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami, et. al.
    • 学会等名
      Third Asian Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-11-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Finite Element Analysis of Cartilage Considering the Depth Dependence and Time Dependence of Young's modulus under Constant Total Compressive Deformation2007

    • 著者名/発表者名
      N. Hosoda, et. al.
    • 学会等名
      Third Asian Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-11-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Exeprimental Characterization of Regellerated Cartiage Model Cultured under Cyclic Compression2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Sawae, et. al.
    • 学会等名
      International Conferenceon Advanced Technology in Experimental Mechanics 2007
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2007-09-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Experimental Characterization of Regenerated Cartilage Model Cultured under Cyclic Compression2007

    • 著者名/発表者名
      Y., Sawae, et. al.
    • 学会等名
      ATEM'07
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2007-09-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Experimental Characterization of Regenerated Cartilage Model Cultured under Cyclic Compression2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawae, et. al.
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2007
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2007-09-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Accelerated wear of UHMWPE for joint prosthesis in physiological solutions containing protein and lipid2007

    • 著者名/発表者名
      Y., Sawae, et. al.
    • 学会等名
      EUROCORR 2007
    • 発表場所
      Freiburg im Breisgau, Germany
    • 年月日
      2007-09-11
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Transport phenomena in engineered cartilage with tissue development in agarose gel2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Kitajima, et. al.
    • 学会等名
      5th Joint ASME/JSME Fluids Engineeing Conference
    • 発表場所
      San Diego,USA
    • 年月日
      2007-08-01
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Transport phenomena in engineered cartilage with tissue development in agarose gel2007

    • 著者名/発表者名
      Y., Kitajima, et. al.
    • 学会等名
      5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2007-08-01
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Transport phenomena in engineered cartilage with tissue development in agarose gel2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Kitajima, et. al.
    • 学会等名
      5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      San Diego,USA
    • 年月日
      2007-08-01
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Protein absorption on the lipid interface and its relation to bio-tribology Experimental study with total internal reflection fluorescence microscop2006

    • 著者名/発表者名
      Y., Sawae, T., Murakami
    • 学会等名
      33rd Leeds-Lyon Symposium on Tribology
    • 発表場所
      Leeds, UK
    • 年月日
      2006-09-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Effects of cyclic compression on ECM synthesis and mechanical property incultured chondrocyte-agarose construct2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Sawae, et. al.
    • 学会等名
      5th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Munich,Germany
    • 年月日
      2006-08-03
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Effects of cyclic compression on ECM synthesis and mechanical property in cultured chondrocyte-agarose construct2006

    • 著者名/発表者名
      Y., Sawae, et. al.
    • 学会等名
      5th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2006-08-03
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Macroscopic transport phenomena in native and engineered cartilage tissue2006

    • 著者名/発表者名
      M., Watanabe, et. al.
    • 学会等名
      5th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2006-08-02
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] An experimental investigation of boundary lubrication mechanism with protein and lipid in synovial joint using total internal reflection fluorescence microscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Y., Sawae, T., Murakami
    • 学会等名
      5th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2006-08-02
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Time-dependent and Depth-dependent Compressive Deformation of Articular Cartilage and Chondrocytes2006

    • 著者名/発表者名
      T., Murakami, et. al.
    • 学会等名
      5th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2006-08-01
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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