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カーボンナノ物質の生物学的特性を用いた革新的組織修復・骨再生のストラテジーの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K19627
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分57:口腔科学およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

横山 敦郎  北海道大学, 歯学研究院, 教授 (20210627)

研究分担者 山本 悟  北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10344524)
平田 恵理  北海道大学, 歯学研究院, 助教 (10722019)
高野 勇太  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (60580115)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードカーボンナノマテリアル / カーボンナノホーン / マクロファージ / チタン / 表面処理 / 骨形成 / カーボンナノ物質 / インプラント / カーボンナノチューブ / GBR膜 / 組織修復 / サイトカイン
研究成果の概要

カーボンナノマテリアルの生物学的特性を用いた新たな組織修復・骨再生のストラテジーを構築するため、チタン表面にカーボンナノホーン (CNHs) を修飾し,骨組織との反応を解析するとともに,マクロファージを培養し,炎症性サイトカインの分析と蛍光免疫染色を行った.CNHs表面修飾チタンは,骨組織への埋入初期において骨形成を促進した.マクロファージ培養3日後のCNH/TiのTNFαとIL-6はTiと比較して有意に低く,IL-10は有意差を認めなかった.CNH/Tiでは、CD206の蛍光強度が高い細胞の割合が有意に高いことが示され,CNH/Ti上でM2マクロファージに分極している可能性が示唆された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

インプラント材料として広く臨床応用されているチタン表面を炭素のみから構成される新素材であるカーボンナノホーン(CNHs)でコーティングすることにより初期の骨形成が促進されることが明らかとなり,また,CNHsが組織修復に関与するM2マクロファージの分極に影響している可能性が示された.これらの成果は,インプラントにおける骨再生の新たなストラテジーの構築に大きく寄与するとともに,新素材であるCNHsを用いた新たなインプラント材料の開発に発展するものと考えられ,将来のさらなる展開が期待される.

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

    (19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 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] フランス国立科学研究所(CNRS)(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] フランス国立科学研究所(CNRS)(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] フランス国立科学研究所(CNRS)(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Carbon nanohorn coating by electrodeposition accelerate bone formation on titanium implant2021

    • 著者名/発表者名
      Takada Sari、Hirata Eri、Sakairi Masatoshi、Miyako Eijiro、Takano Yuta、Ushijima Natsumi、Yudasaka Masako、Iijima Sumio、Yokoyama Atsuro
    • 雑誌名

      Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology

      巻: 49 号: 1 ページ: 20-29

    • DOI

      10.1080/21691401.2020.1865388

    • 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] Fate of Carbon Nanotubes Locally Implanted in Mice Evaluated by Near-Infrared Fluorescence Imaging: Implications for Tissue Regeneration2019

    • 著者名/発表者名
      Hirata Eri、Yudasaka Masako、Ushijima Natsumi、Sakaguchi Norihito、Maeda Yukari、Tanaka Takeshi、Kataura Hiromichi、Yokoyama Atsuro
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 2 号: 3 ページ: 1382-1390

    • DOI

      10.1021/acsanm.8b02267

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] チタン表面に修飾したカーボンナノホーンに誘導されるマクロファージ遺伝子発現解析2020

    • 著者名/発表者名
      木村貞仁,平田恵理,高田紗理,横山敦郎
    • 学会等名
      日本補綴歯科学会第129回学術大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノホーン修飾チタン上で培養したマクロファージの極性と遺伝子発現の検索2020

    • 著者名/発表者名
      徐易坤,平田恵理,木村貞仁,横山敦郎
    • 学会等名
      第10回ナノカーボンバイオシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Macrophage behavior on the titanium electrodeposited carbon nanohorn .2019

    • 著者名/発表者名
      Sadahito Kimura, Eri Hirata, Sari Takada, Masatoshi Sakairi, Masako Yudasaka, Atsuro Yokoyama
    • 学会等名
      NT19 20th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボンナノホーン修飾チタン上でのマクロファージの挙動2019

    • 著者名/発表者名
      木村貞仁,平田恵理, 髙田紗理, 坂入正敏,湯田坂雅子,横山敦郎
    • 学会等名
      第九回ナノカーボンバイオシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Observation of Carbon Nanotubes Locally Implanted in Mice: Implications for Tissue Regeneration.2019

    • 著者名/発表者名
      Eri Hirata, Masako Yudasaka, Yukari Maeda, Takeshi Tanaka, Hiromichi Kataura, Atsuro Yokoyama
    • 学会等名
      7th International Conference for young chemists.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applications of carbon nanomaterials in bone tissue engineering.2019

    • 著者名/発表者名
      Eri Hirata
    • 学会等名
      CNRS Institut de Biologie Mol?culaire et Cellulaire, Laboratoire d'Immunopathologie et Chimie Th?rapeutique IBMC seminaire.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Near-infrared photoluminescent imaging of carbon nanotubes locally implanted in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Eri Hirata, Masako Yudasaka, Yukari Maeda, Takeshi Tanaka, Hiromichi Kataura, Atsuro Yokoyama
    • 学会等名
      the 256th American Chemical Society National Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Macrophage behavior on the carbon nanohorn coated anodized titanium2018

    • 著者名/発表者名
      Sadahito Kimura, Eri Hirata, Sari Takada, Masatoshi Sakairi, Masako Yudasaka, Atsuro Yokoyama
    • 学会等名
      The 11th Congress of Asian Academy of Osseointegration 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activation of macrophage on the carbon nanohorn functionalized anodized titanium.2018

    • 著者名/発表者名
      Sadahito Kimura, Eri Hirata, Sari Takada, Masatoshi Sakairi, Masako Yudasaka, Atsuro Yokoyama
    • 学会等名
      The 66th Annual meeting of Japanese Association for Dental Research
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo Kinetics of Carbon Nanotubes Locally Implanted in Mice2018

    • 著者名/発表者名
      Eri Hirata, Masako Yudasaka, Yukari Maeda, Takeshi Tanaka, Hiromichi Kataura, Atsuro Yokoyama
    • 学会等名
      The 66th Annual meeting of Japanese Association for Dental Research
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 静菌作用を付与したカーボンナノホーンの開発.2018

    • 著者名/発表者名
      前田由佳利,平田恵理, 髙田紗理, 坂入正敏, 木村貞仁, 横山敦郎.
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 北海道ブロック第3回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨伝導性向上を目的としたカーボンナノホーンによる陽極酸化チタンの表面修飾.2018

    • 著者名/発表者名
      木村貞仁, 髙田紗理,坂入正敏,湯田坂雅子,平田恵理,横山敦郎.
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 北海道ブロック第3回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] カーボンナノホーンのミノサイクリン担持による静菌作用の付与.2018

    • 著者名/発表者名
      前田由佳利,平田恵理, 髙田紗理, 坂入正敏, 木村貞仁, 横山敦郎
    • 学会等名
      日本補綴学会第127回学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] カーボンナノホーン修飾陽極酸化チタン上でのマクロファージの活性.2018

    • 著者名/発表者名
      木村貞仁,平田恵理, 髙田紗理, 坂入正敏,湯田坂雅子,横山敦郎.
    • 学会等名
      第八回ナノカーボンバイオシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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