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細胞応答を操作する機能性ガラス材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K12075
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90120:生体材料学関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

小幡 亜希子  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40402656)

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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード生体材料 / ガラス / 無機イオン / 細胞 / 免疫 / 骨形成 / 生体用ガラス / 骨代謝
研究成果の概要

本研究課題の目標は、無機イオンによる細胞への活性化効果を最大限に活かすべく、ガラスを活用した材料組成設計と申請者らの独自の技術による形状設計を組合せることで、新しい生体材料を開発することである。7種の無機イオンを用いて検討したところ、マクロファージはイオンに対しその種類および濃度に依存した特異な応答を示した。また、このことが共存する間葉系幹細胞による骨形成にまで影響を及ぼす可能性も見出した。一方で、任意のイオンを含有するゾルゲルガラスの繊維構造体の作製にも成功した。細胞に対するイオンの効果を積極的に活用することが可能な生体活性ガラス材料として期待できる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

骨などの硬組織を再建する材料として、ケイ酸塩やリン酸塩などのガラス材料が有用と期待されている。これまでは、骨形成を担う細胞(骨芽細胞など)に対するこれら材料、および材料から溶出する無機イオンの影響について研究が進められてきた。しかし、細胞の機能発現に大きく影響を及ぼす免疫系細胞に対する影響はほとんど皆無であった。よって本研究課題で得た成果は、免疫系をも考慮した新規材料の設計指針を提供すると考える。また、ガラス材料の多くは柔軟性や成形性に乏しいため、優れた操作性を兼ね揃えた材料が求められていた。本研究課題で作製に成功した綿状の繊維構造体は新しいタイプの生体活性材料として有用と期待される。

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

    (22件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Birmingham/University College London/Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University College London/Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Preparation of Calcium Phosphate-Biodegradable Polymer Composites with Ion-Releasing Ability for Enhancing Bone Formation2021

    • 著者名/発表者名
      Kawai Akari、Matsubara Takashi、Maeda Hirotaka、Obata Akiko、Kasuga Toshihiro
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 62 号: 1 ページ: 118-123

    • DOI

      10.2320/matertrans.Y-M2020859

    • NAID

      130007960229

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2021-01-01
    • 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] Electrospun cotton-wool-like silica/gelatin hybrids with covalent coupling2021

    • 著者名/発表者名
      Maria Nelson, Francesca Tallia, Samuel J. Page, John V. Hanna, Yuki Fujita, Akiko Obata, Toshihiro Kasuga, Julian R. Jone
    • 雑誌名

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      巻: 97 号: 1 ページ: 11-26

    • DOI

      10.1007/s10971-020-05420-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] Three-Dimensional Cotton-Wool-Like Polyhydroxybutyrate/Siloxane-Doped Vaterite Composite Fibrous Scaffolds: Effect of Imogolite-Coating on Physicochemical and Cell Adhesion Properties2020

    • 著者名/発表者名
      Obata Akiko、Mori Kazuma、Inukai Keiichi、Kato Katsuya、Poologasundarampillai Gowsihan、Kasuga Toshihiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Materials

      巻: 7

    • DOI

      10.3389/fmats.2020.00033

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrospinning 3D bioactive glasses for wound healing2020

    • 著者名/発表者名
      Norris Elizabeth、Ramos-Rivera Carolina、Poologasundarampillai Gowsihan、Clark Joshua P、Ju Qun、Obata Akiko、Hanna John V、Kasuga Toshihiro、Mitchell Christopher A、Jell Gavin、Jones Julian R
    • 雑誌名

      Biomedical Materials

      巻: 15 号: 1 ページ: 015014-015014

    • DOI

      10.1088/1748-605x/ab591d

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Combinatorial effects of inorganic ions on adhesion and proliferation of osteoblast‐like cells2019

    • 著者名/発表者名
      Obata Akiko、Ogasawara Toru、Kasuga Toshihiro
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      巻: 107 号: 5 ページ: 1042-1051

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36623

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マクロファージ/幹細胞共培養下における金属イオンの骨形成に対する影響2021

    • 著者名/発表者名
      安江光、李誠鎬、小幡亜希子、春日敏宏
    • 学会等名
      日本金属学会2021年春期第168回講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マクロファージ共培養下における幹細胞の骨分化に対する金属イオンの影響2020

    • 著者名/発表者名
      安江光、李誠鎬、小幡亜希子、春日敏宏
    • 学会等名
      日本金属学会第3回第7分野講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Ga2O3-SiO2-CaOゾルゲルガラスの作製とイオン溶出挙動調査2020

    • 著者名/発表者名
      犬塚匡哉、Zhao Xingchen、Julian R Jones、小幡亜希子、春日敏宏
    • 学会等名
      2020年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 無機イオンの組み合わせが破骨前駆細胞の分化に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      髙田将宏、小幡亜希子、春日敏宏
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Combinatorial effects of inorganic ions on adhesion and proliferation of osteoblast-like cells2019

    • 著者名/発表者名
      Akiko Obata, Toru Ogasawara, Toshihiro Kasuga
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bioactive sol-gel glasses with controlled ion-release for skin wound healing2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishihara, Elizabeth Norris, Julian R Jones, Akiko Obata, Toshihiro Kasuga
    • 学会等名
      The 36th Intenational Japan-Korea Seminar on Ceramics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cellular uptake of silicate species in bone cells2019

    • 著者名/発表者名
      Joel Turner, Azadeh Rezaei, Julian Jones, Alexandra Porter, Akiko Obata, Gavin Jell
    • 学会等名
      30th Annual Conference of the European Society for Biomaterials together with the 26th Annual Conference of the German Society for Biomaterials (DGBM)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding cellular uptake of silicate species in bone cells2019

    • 著者名/発表者名
      Joel Turner, Azadeh Rezaei, Akiko Obata, Alexandra Porter, Julian Jones, Gavin Jell
    • 学会等名
      TCES-UKSB2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リン酸およびケイ酸イオンによる骨芽細胞様細胞の石灰化への影響2019

    • 著者名/発表者名
      古屋陸、小幡亜希子、春日敏宏
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会2019年度秋季大会(第124回講演大会)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ケイ酸塩ガラス及びリン酸塩ガラスが骨芽細胞様細胞の石灰化に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      河合星、小幡亜希子、春日敏宏
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 無機イオンの組み合わせが破骨前駆細胞に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      髙田将宏、小幡亜希子、春日敏宏
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 免疫細胞への溶出イオンによる影響2019

    • 著者名/発表者名
      小幡亜希子、尾関祐輝、井口真樹人、春日敏宏
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 無機イオンによる免疫細胞機能への影響2018

    • 著者名/発表者名
      尾関祐輝、井口真樹人、小幡亜希子、春日敏宏
    • 学会等名
      第22回生体関連セラミックス討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Osteoblast-like cell responses to silicate ions with different ion structures2018

    • 著者名/発表者名
      Akiko Obata, Yamato Goto, Gavin Jell, Toshihiro Kasuga
    • 学会等名
      Bioceramics30
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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