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有機-無機プロセスを用いた骨内インプラント材の先進的表面の設計開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K09634
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分57040:口腔再生医学および歯科医用工学関連
研究機関愛知学院大学

研究代表者

永井 亜希子  愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (40360599)

研究分担者 野崎 浩佑  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (00507767)
堀内 尚紘  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (90598195)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード骨再生材料 / 配向性ナノセラミックスシート / 有機‐無機プロセス / ハイドロキシアパタイト / 細胞培養 / 有機ー無機プロセス / ハイドロキシアパタイトナノ粒子 / 軟骨細胞培養 / 軟骨細胞 / ハイドロキシアパタイト粒子 / インプラント / 表面改質 / 有機-無機プロセス / ナノセラミックス / ナノシート
研究成果の概要

本研究は、インプラント材料の高機能化に役立つ新しいバイオナノ界面モデルの提案を目的とした。まずW/Oエマルジョン法を用いてハイドロキシアパタイトを合成した。添加脂肪酸を変え、線維状と板状のナノ粒子を作製した。これらナノ粒子の単層膜をガラス基板上に成膜したのち、焼成した。どちらの膜もa面配向であったが、親水性やタンパク吸着能が異なった。軟骨前駆細胞の培養実験で、板状粒子面で特に、より短い期間で接着し増殖能が高かった。伸展性を抑制できたことで、添加物なしで軟骨様細胞に分化した。これらの結果は、配向性を持つアパタイトナノフィルムが、軟骨形成細胞に有用な足場を与えることができることを示唆している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人工インプラント材料は、現在臨床応用されているものをさらに改良するため、組成という1次構造に加え、細胞の足場となる表面配向性など高次構造が注目されている。バイオセラミックスは生体親和性が高いが形状制御が難しいため、有機分子の自己集合構造を反応場として利用することで低温・低圧の環境調和型合成法により、新しいアパタイトナノフィルムを創製した。関節軟骨は骨の関節面を覆っているのでこの部位の人工骨材料は、軟骨細胞とも界面を構築する。軟骨細胞の培養実験により、本研究で作製したアパタイト膜は、軟骨前駆細胞の増殖や分化を促進する新しい材料表面となりうることが示唆された。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Cardiomyocyte uptake mechanism of a hydroxyapatite nanoparticle mediated gene delivery system2020

    • 著者名/発表者名
      Komuro Hiroaki、Yamazoe Masahiro、Nozaki Kosuke、Nagai Akiko、Sasano Tetsuo
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      巻: 11 ページ: 1685-1692

    • DOI

      10.3762/bjnano.11.150

    • 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] Time-Transient Effects of Silver and Copper in the Porous Titanium Dioxide Layer on Antibacterial Properties2020

    • 著者名/発表者名
      Shimabukuro Masaya、Hiji Akari、Manaka Tomoyo、Nozaki Kosuke、Chen Peng、Ashida Maki、Tsutsumi Yusuke、Nagai Akiko、Hanawa Takao
    • 雑誌名

      Journal of Functional Biomaterials

      巻: 11 号: 2 ページ: 44-44

    • DOI

      10.3390/jfb11020044

    • 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] An oriented hydroxyapatite film with arrayed plate‐like particles enhance chondrogenic differentiation of ATDC5 cells2019

    • 著者名/発表者名
      Komuro Hiroaki、Wint Wit Y.、Horiuchi Naohiro、Nozaki Kosuke、Sasano Tetsuo、Miyashin Michiyo、Yamashita Kimihiro、Nagai Akiko
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      巻: 108 号: 3 ページ: 537-544

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36834

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical and Biological Roles of Zinc in a Porous Titanium Dioxide Layer Formed by Micro-Arc Oxidation2019

    • 著者名/発表者名
      Shimabukuro Masaya、Tsutsumi Yusuke、Nozaki Kosuke、Chen Peng、Yamada Risa、Ashida Maki、Doi Hisashi、Nagai Akiko、Hanawa Takao
    • 雑誌名

      Coatings

      巻: 9 号: 11 ページ: 705-705

    • DOI

      10.3390/coatings9110705

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The effect of glucose modification of hydroxyapatite nanoparticles on gene delivery2019

    • 著者名/発表者名
      Komuro H, Sasano T, Horiuchi N, Yamashita K, Nagai A
    • 雑誌名

      J Biomed Mater Res A

      巻: 107A 号: 1 ページ: 61-66

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36523

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled crystallization of calcium carbonate via cooperation of poly-asparatic acid and poly-lysine under double-diffusion conditions in agar hydrogels2018

    • 著者名/発表者名
      Wada N, Horiuchi N, Nakamura M, Nozaki K, Nagai A, Yamashita K
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 3 号: 12 ページ: 16681-92

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b02445

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size Control Synthesis of Hydroxyapatite Plates and Their Application in the Preparation of Highly Oriented Films2018

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi Naohiro、Shibata Kotaro、Saito Hironori、Iwabuchi Yuki、Wada Norio、Nozaki Kosuke、Hashimoto Kazuaki、Tanaka Yumi、Nagai Akiko、Yamashita Kimihiro
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 18 号: 9 ページ: 5038-5044

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.8b00480

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 脳特異的SF-1欠損マウスの骨リモデリング制御2020

    • 著者名/発表者名
      永井亜希子;田上文子;前川眞美子;池田やよい
    • 学会等名
      日本解剖学会第80回中部支部学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 骨組織構造から学ぶ人工骨補填材2019

    • 著者名/発表者名
      永井 亜希子
    • 学会等名
      歯学会地方学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞機能応答を制御するハイドロキシアパタイト表面修飾の研究2018

    • 著者名/発表者名
      永井 亜希子
    • 学会等名
      無機リン化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Insight into cellular uptake mechanism and gene delivery of hydroxyapatite nanoparticles in cardiomyocytes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Komuro, Tetsuo Sasano, Kimihiro Yamashita and Akiko Nagai
    • 学会等名
      30th Symposium and Annual Meeting of the International Society for Ceramics in Medicine
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノアパタイトが心筋細胞へのトランスフェクションに与える細胞内取り込みの解明2018

    • 著者名/発表者名
      小室博明, 笹野哲郎, 山下仁大, 永井亜希子
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] Novel Structured Metallic and Inorganic Materials, Surface Modification with Micro-arc Oxidation2019

    • 著者名/発表者名
      Nagai A, Tsutsumi Y, Nozaki K
    • 総ページ数
      620
    • 出版者
      Springer社
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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