ラミニン電着歯科金属インプラントと付着上皮の強固な生物学的封鎖を目指した基礎研究

• 研究課題/領域番号: 20K10008
• 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: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 中石 典子 (寺田) 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 技術職員 (60374550)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 歯科金属インプラント / ラミニン / 電着 / 付着上皮 / 生物学的封鎖

研究開始時の研究の概要

上皮付着の要であるヘミデスモソーム結合は、ラミニンが存在し始めて成り立つにもかかわらず、インプラント側の付着上皮にはラミニンが存在しないか、あっても限局的である。また、ターンオーバーも遅いため、感染防御や機械的刺激に対する抵抗性も弱く、上皮性封鎖が望めない。しかし、ラミニンを工学的に汎用されている電着にて金属に固定し生体機能化を備えれば、強固な生物学的封鎖が実現でき、インプラントの長期安定化が見込まれ、患者のQOLの向上に寄与できると考えている。そこで、本研究は、上皮細胞の接着に必要不可欠なラミニンを金属へ電着固定化し、①分子トロポジー、②元素状態、③ 結合状態、④生体機能を分析、検証する。

研究成果の概要

ラミニンをチタンへ電着固定化し、また、回転電極による流速環境で電着を行うことで、ラミニンに配向性が付与され、生体模倣の状態となる。この生体模倣の状態で金属を生体機能化させることを目的とした。ラミニンの電着固定化には、pH4の電解液、カソード電位を印可する直流電流が有効であり、電着時間には有意な差が認められなかった。回転電極によるラミニンの配向性は認められなかったが、固定化量の増加が観察された。しかしながら、電着固定化、配向性を制御するためにはより細かく厳密な条件決めが必要であると考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ラミニンが一様に、また、配向性をもってチタン表面に電着固定し、生体模倣の状態でチタンが生体機能化されることを予想していたが、本研究では、ラミニンは凝集体として散在していた上、配向性が認めらずに電着固定化されていた。しかしながら、より細かな条件でさらに研究を進めることで予想していた結果に近づける可能性もある。将来的には、ラミニンの工学的に汎用されている電着技術プロセスを生物学的に応用することのみならず、歯科から医科の領域にも応用できる可能性があり、将来的に広範に汎用できる技術を提供できる。