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新規先端材料開発を目的とした遺伝子改変マウスのエナメル質ナノメカニクス解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K10188
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
研究機関昭和大学

研究代表者

柴田 陽  昭和大学, 歯学部, 教授 (30327936)

研究分担者 山田 篤  昭和大学, 歯学部, 准教授 (50407558)
荻野 玲奈 (田中玲奈)  昭和大学, 歯学部, 講師 (80585779)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードエナメル / ナノインデンテーション / バイオマテリアル / エナメル質 / クリープ関数 / 応力ひずみ曲線 / ハイドロキシアパタイト / エナメルタンパク / ラマン分光法 / ナノマテリアル
研究開始時の研究の概要

正常マウスと遺伝子改変マウスから採取したエナメル質の力学的特性を検討する.使用する週齢における同腹仔正常マウスとヘテロ型ノックアウトマウスの切歯断面試料に対するナノインデンテーション試験を行い,間質タンパクであるアメロブラスチン,エナメリンの力学的機能を検討する.研究協力者から提供されたエナメルタンパク遺伝子変異マウス,ダウン症モデルマウスから切歯を採取し,断面試料を作製する.マウスエナメル質(小柱)の応力ひずみ曲線から降伏点強度,さらにエナメルタンパクの動的力学的特性と局所の応力分散傾向によりエナメル質の破壊抵抗性を検討する.

研究成果の概要

ヒトの永久歯は一生涯を通じて機能できる優れた構造モチーフから構成されている.歯の優れた耐久性はエナメルタンパクやコラーゲンタンパクなどの有機質による時間依存特性が深く関与していると考えられる.本研究では歯質のクリープカーブに粘弾性モデルの時間積分関数をフィットさせることにより,これら有機成分の粘弾性パラメーターを数値化することに成功した.一連の研究成果から,歯や骨などの硬組織だけでなく軟組織機械特性・時間依存特性も粘弾性モデルによって表現することも可能となり,生物学や病理学分野への波及効果も考えられる.

研究成果の学術的意義や社会的意義

材料の規格試験は,均一構造のバルク試験片が破壊に至る最大強度を評価するものであり,天然歯および歯科材料の動的力学的特性の評価に適切でない.本研究で用いられる測定理論は生体模倣材料開発における基幹技術であり,ベースラインとなるエナメル質の構造・材料特性は歯学教育における重要項目の一つとなる.ナノインデンテーション法は無機材料を基本に開発されたものであり,生体組織への応用は少ない.エナメル質への測定方法を確立することにより再生硬組織の質的診断ツールとしても応用することができる.本研究は生物分野と先端機械工学の融合により極めて独創的であり,一連の研究から波及した新規研究分野の開拓が期待できる.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 9件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] The University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The University of Hong Kong(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The structural motifs of mineralized hard tissues from nano- to mesoscale: A future perspective for material science2022

    • 著者名/発表者名
      Zhong Jingxiao、Shibata Yo
    • 雑誌名

      Japanese Dental Science Review

      巻: 58 ページ: 348-356

    • DOI

      10.1016/j.jdsr.2022.11.001

    • 関連する報告書
      2022 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] Unbiased comparison and modularization identify time-related transcriptomic reprogramming in exercised rat cartilage: Integrated data mining and experimental validation2022

    • 著者名/発表者名
      Cui Jiarui、Shibata Yo、Itaka Keiji、Zhou Jun、Zhang Jiaming
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13 ページ: 974266-974266

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.974266

    • 関連する報告書
      2022 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] Knee meniscus regeneration using autogenous injection of uncultured adipose tissue-derived regenerative cells2022

    • 著者名/発表者名
      Itose Masakatsu、Suzawa Tetsuo、Shibata Yo、Ohba Shinsuke、Ishikawa Koji、Inagaki Katsunori、Shirota Tatsuo、Kamijo Ryutaro
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 21 ページ: 398-405

    • DOI

      10.1016/j.reth.2022.09.003

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Emerging biomimetic nanotechnology in orthopedic diseases: progress, challenges, and opportunities2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zhongyang、Zhou Jun、Liu Chuang、Zhang Jiaming、Shibata Yo、Kong Na、Corbo Claudia、Harris Mitchel B.、Tao Wei
    • 雑誌名

      Trends in Chemistry

      巻: 4 号: 5 ページ: 420-436

    • DOI

      10.1016/j.trechm.2022.02.002

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-term observation of periodontal condition following placement of removable partial dentures with rigid retainers and major connector in patients with/without diabetes: A retrospective study2022

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Chie、Wada Junichiro、Nagayama Tomiharu、Uchida Hirofumi、Mizutani Koji、Foxton Richard M.、Shibata Yo、Wakabayashi Noriyuki
    • 雑誌名

      Journal of Prosthodontic Research

      巻: 66 号: 1 ページ: 117-123

    • DOI

      10.2186/jpr.JPR_D_20_00288

    • NAID

      130008140752

    • ISSN
      1883-1958, 1883-9207
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Osteocytes in bone aging: Advances, challenges, and future perspectives2022

    • 著者名/発表者名
      Cui Jiarui、Shibata Yo、Zhu Tianmin、Zhou Jun、Zhang Jiaming
    • 雑誌名

      Ageing Research Reviews

      巻: 77 ページ: 101608-101608

    • DOI

      10.1016/j.arr.2022.101608

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] TG-DTA of inclusion compound consisting of acetaminophen incorporated into 1D nanochannels of 2,4,6-tris(4-chlorophenoxy)-1,3,5-triazine2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Hirokazu、Honda Hidehiko、Yamamoto Masato、Tanaka Reina、Shibata Yo、Odanaka Yuki、Hirai Yasuaki、Inagaki Masahiro
    • 雑誌名

      Thermochimica Acta

      巻: 702 ページ: 178981-178981

    • DOI

      10.1016/j.tca.2021.178981

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructural and mechanical recovery of bone in ovariectomized rats: The effects of menaquinone-72021

    • 著者名/発表者名
      Iwamoto Daisei、Masaki Chihiro、Shibata Yo、Watanabe Chie、Nodai Tomotaka、Munemasa Takashi、Mukaibo Taro、Kondo Yusuke、Hosokawa Ryuji
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 120 ページ: 104571-104571

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2021.104571

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neural crest-derived cells in nasal conchae of adult mice contribute to bone regeneration2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Hiroshi、Suzawa Tetsuo、Shibata Yo、Takahashi Masahiro、Kawai Ryota、Takami Masamichi、Maki Koutaro、Kamijo Ryutaro
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 554 ページ: 173-178

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.03.079

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-resolution mechanical mapping of the adhesive?dentin interface: The effect of co-monomers in 10-methacryloyloxydecyl dihydrogen phosphate2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Shinpei、Zhou Jun、Wurihan、Shimomura Naofumi、Kataoka Yu、Watanabe Chie、Shibata Yo、Funatsu Takahiro、Gao Ping、Miyazaki Takashi
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 117 ページ: 104389-104389

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2021.104389

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 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] Predicted disease-specific immune infiltration patterns decode the potential mechanisms of long non-coding RNAs in primary Sjogren's syndrome2021

    • 著者名/発表者名
      Caiqi Cheng, Jun Zhou, Ruiying Chen, Yo Shibata, Reina Tanaka, Jun Wang, Jiaming Zhang
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 12 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fimmu.2021.624614

    • 関連する報告書
      2021 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] Titanium as an Instant Adhesive for Biological Soft Tissue2020

    • 著者名/発表者名
      Okada Masahiro、Hara Emilio Satoshi、Yabe Atsushi、Okada Kei、Shibata Yo、Torii Yasuhiro、Nakano Takayoshi、Matsumoto Takuya
    • 雑誌名

      Advanced Materials Interfaces

      巻: 印刷中 号: 9 ページ: 1902089-1902089

    • DOI

      10.1002/admi.201902089

    • NAID

      120007004834

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Train of thought on implantable biomaterials: Titanium versus zirconia2020

    • 著者名/発表者名
      Shibata Yo
    • 雑誌名

      Journal of Prosthodontic Research

      巻: 64 号: 2 ページ: vi-vi

    • DOI

      10.1016/S1883-1958(20)30086-4

    • NAID

      130007871355

    • ISSN
      1883-1958, 1883-9207
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pentosidine correlates with nanomechanical properties of human jaw bone2019

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Michihiko、Masaki Chihiro、Shibata Yo、Kondo Yusuke、Mukaibo Taro、Miyazaki Takashi、Hosokawa Ryuji
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 98 ページ: 20-25

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2019.06.002

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of five silane coupling agents on resin-titanium adhesion2019

    • 著者名/発表者名
      Hon Adrian Ki、Matinlinna Jukka Pekka、Shibata Yo、Miyazaki Takashi、Pow Edmond Ho Nang
    • 雑誌名

      International Journal of Adhesion and Adhesives

      巻: 90 ページ: 132-137

    • DOI

      10.1016/j.ijadhadh.2019.02.007

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Nanoindentation Protocol for Identifying Elasticity of Periodontal Ligament2023

    • 著者名/発表者名
      Yo Shibata , Chie Watanabe
    • 学会等名
      15th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XV) and the 8th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-resolution Modulus Mapping of the Adhesive-dentin Interface2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Shibata , S. Takahashi , J. ZHOU , N. Shimomura , C. Watanabe , Y. Kataoka
    • 学会等名
      2021 International Association for Dental Research
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 外套象牙質の硬さおよび弾性率2020

    • 著者名/発表者名
      井上 利志子, 齊藤 誠, 西村 文夫, 宮崎 隆, 柴田 陽
    • 学会等名
      日本歯科理工学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 各種ケイ酸リチウムガラスCAD/CAMブロックに対する各種レジンセメントのせん断接着強さ2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 慎平, 堀田 康弘, 佐々木 香, 佐々木 正和, 柴田 陽
    • 学会等名
      日本歯科理工学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 矯正治療に用いる3Dプリンター材料についての研究2019

    • 著者名/発表者名
      加藤 梨友, 中納 治久, 片岡 有, 岡本 博明, 侭田 勝由, 各務 知芙美, 塩竈 素哉, 堀田 康弘, 柴田 陽, 槇 宏太郎
    • 学会等名
      日本矯正歯科学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 粉液混和型高性能PMMA/MMA系レジンの開発(その4) 架橋モノマー添加が餅状化時間に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      田仲 持郎 , 池田 祐子 , 片岡 有 , 原 哲也 , 堀田 康弘 , 柴田 陽 , 宮崎 隆
    • 学会等名
      日本歯科理工学
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化カルシウムとポリリン酸からのアパタイト水熱合成(第十二報) フッ素の影響2019

    • 著者名/発表者名
      成澤 英明, 片岡 有, 柴田 陽
    • 学会等名
      日本歯科理工学
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 象牙質接着界面の分子構造と力学的性質について2019

    • 著者名/発表者名
      周 君, 柴田 陽, 田中 玲奈, 宮崎 隆
    • 学会等名
      昭和学士会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] よくわかる口腔インプラント学 第4版2023

    • 著者名/発表者名
      赤川 安正、細川 隆司、横山 敦郎、宮本 洋二、近藤 尚知 他
    • 総ページ数
      368
    • 出版者
      医歯薬出版
    • ISBN
      9784263458952
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/yo-shibata

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/yo-shibata

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] Google Scholar

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=IZMDGX0AAAAJ&hl=ja&oi=ao

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] Research map

    • URL

      https://researchmap.jp/yo-shibata

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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