| 研究課題/領域番号 |
20K04155
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
藤崎 和弘 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90435678)
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| 研究分担者 |
飯尾 浩平 弘前大学, 医学研究科, 客員研究員 (70613488)
山下 典理男 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (10734486)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 骨組織 / 力学試験 / 複合材料 / X線回折 / 石灰化 / Ｘ線回折 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生物は構造・機能を巧みに構成し、重力や運動、外からの攻撃等によって働く力学的ストレスに対応している。生体組織の常態的「硬化」は外力に抗うための一つの手段といえ、特に陸上では組織硬化により重力下で活動するために必要な剛性を得ている。我々はコラーゲンを主とする軟組織が硬質のアパタイトと結びつき硬化する「石灰化」と、アパタイトが抜け軟化する「脱灰」による微視的な特性変化に着目し、骨組織を電気化学的に処理することで、力学特性を意図的に変える手法を提案してきた。本研究では、アパタイト結晶形成条件や基質構造を変えることで硬・軟質間をより強く「つなぐ」方法を明らかにし、新しい骨強度改善手法を提案する。
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| 研究成果の概要 |
生体硬組織の力学特性は結晶体であるアパタイトの存在形態に依存し、アパタイトが過多になると脆くなる。組織中のアパタイト量を制御することができれば、骨折のリスクを減らすことができる。一方で、血管などの軟組織においてはアパタイトが付着することで重大な機能不全を引き起こす。本研究では電圧印加を利用して、軟組織にアパタイトを着脱する技術を開発した。本アパタイト制御法により組織の力学特性を変化させることが可能になった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では通電処理により、軟組織へのアパタイト着脱を制御できることがわかった。本手法は処理範囲や程度を制御しやすく、生体内あるいは、摘出組織に対する石灰化量の制御に利用できることから、骨組織の力学特性改善技術の一つとして今後発展することが期待できる。また、通電により骨組織や腱のみならず、血管にもアパタイトが形成したことから、将来的に血管石灰化のメカニズム解明や治療技術の提案に寄与する可能性が高い。
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