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傾斜機能性を有する骨組織再生用多孔質複合材料の力学特性と細胞増殖性に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21360054
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関九州大学

研究代表者

東藤 貢  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (80274538)

研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2009年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード材料設計 / プロセス / 物性 / 評価 / 生体材料 / 複合材料 / 再生医療 / 骨再生 / 多孔質材料 / 間葉系幹細胞 / 多孔質構造
研究概要

骨組織の再生治療に用いる細胞培養のための多孔体(scaffold)として強化構造を導入したポリL乳酸PLLA系scaffoldを開発した. 2種類のシェル構造(緻密体と多孔体)とビーム構造を強化材とし多孔質コア部と組み合わせることで,圧縮弾性率や強度等の力学特性を大幅に向上することに成功した.さらに,骨再生能に優れるハイドロキシアパタイトや.-TCP等の生体活性リン酸カルシウム系セラミックス微粒子をPLLAに分散させることで,細胞増殖能やALP活性および力学特性が大幅に向上することを見出した. PLLA系scaffoldより力学特性は劣るが,より生体適合性に優れる生体ポリマーのコラーゲンを基材としたscaffoldと.-TCPを複合化したscaffoldを開発し,間葉系幹細胞とのハイブリッド化による人工骨組織形成実験を行ったところ,複合化による細胞増殖能,骨芽細胞への分化能,力学特性の向上等を達成することができた.また,細胞培養中に圧縮力学刺激を加えることで,細胞増殖能やALP活性等をさらに向上させることが可能であることを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2012 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (37件)

  • [雑誌論文] Development and characterization of reinforced poly(L-lactide) scaffolds for bone tissue Engineering2011

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park and Mitsugu Todo
    • 雑誌名

      Materials in Medicine

      巻: 22 ページ: 1171-1182

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and characterization of reinforced poly(L-lactide) scaffolds for bone tissue Engineering2011

    • 著者名/発表者名
      J.E.Park, M.Todo
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science : Materials in Medicine

      巻: 22 号: 5 ページ: 1171-1182

    • DOI

      10.1007/s10856-011-4289-4

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomechanical evaluation of porous bioactive ceramics after implantation : micro CT-based three-dimensional finite element analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Li-Mei Ren, T.Arahira, M.Todo, H.Yoshikawa, A.Myoui
    • 雑誌名

      Journal of Material Science : Materials in Medicine

      巻: (Article in Press) 号: 2 ページ: 463-472

    • DOI

      10.1007/s10856-011-4469-2

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of microstructure and compressive deformation behavior of reinforced porous poly(L-lactide)2010

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park and Mitsugu Todo
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of layered porous poly(L-lactide) for bone regeneration2010

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park and Mitsugu Todo
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 45 ページ: 3966-3968

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Fracture Properties of Hydroxyapatite Particle Filled Poly(L-lactide)/Poly(ε-caprolactone) Biocomposites using Lysine Tri-Isocyanate2010

    • 著者名/発表者名
      T.Takayama, M.Todo
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 45 ページ: 6266-6270

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of microstructure and compressive deformation behavior of reinforced porous poly(L-lactide)2010

    • 著者名/発表者名
      J.E.Park, M.Todo
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research

      巻: 123-125 ページ: 303-306

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Microstructure and Mechanical Properties of Biodegradable Polymer Blends of Poly(L-lactic acid)and Poly(butylene succinate-co-ε-caprolactone)with Lysine triisocyanate2010

    • 著者名/発表者名
      Vilay Vannaladsaysy, Mitsugu Todo, et al.
    • 雑誌名

      Polymer Engineering and Science (In press)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] et al., Compressive deformation behavior of porous PLLA/PCL polymer blend2009

    • 著者名/発表者名
      Mitsugu Todo
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 44 ページ: 4191-4194

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] et al., The effect of bimodal distribution on the mechanical properties of hydroxyapatite particle filled poly(L-lactide) composites2009

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Takayama, Mitsugu Todo
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 2 ページ: 105-112

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Mechanical Properties of Hydroxyapatite Particle Filled Poly(L-lactide)Biocomposites using Lysine Tri-Isocyanate2009

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Takayama, Mitsugu Todo
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 44

      ページ: 5017-5022

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compressive deformation behavior of porous PLLA/PCL polymer blend2009

    • 著者名/発表者名
      Mitsugu Todo, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 44

      ページ: 4191-4194

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of lysine triisocyanate on the mode I fracture behavior of polymer blend of poly(L-lactic acid)and poly(butylene succinate-co-L-lactide)2009

    • 著者名/発表者名
      Vilay Vannaladsaysy, Mitsugu Todo, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 44

      ページ: 3006-3009

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of bimodal distribution on the mechanical properties of hydroxyapatite particle filled poly(L-lactide)composites2009

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Takayama, Mitsugu Todo, et al.
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2

      ページ: 105-112

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Effects of proliferation and differentiation of mesenchymal stem cells on the mechanical characteristic of collagen/υ-TCP composite scaffold2012

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Arahira and Mistugu Todo
    • 学会等名
      Orthopaedic Research Societ 2012 Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, California, USA
    • 年月日
      2012-02-06
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Development of reinforced composite scaffolds for bone tissue engineering2012

    • 著者名/発表者名
      Mitsugu Todo and JooEon Park
    • 学会等名
      Biomechanics and Biomaterials for Hard Tissue
    • 発表場所
      Osaka
    • 年月日
      2012-01-08
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 骨髄由来間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化に及ぼす生体活性セラミックスの影響2012

    • 著者名/発表者名
      荒平高章,東藤貢
    • 学会等名
      第25回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2012-01-07
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 骨髄由来間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化に及ぼす生体活性セラミックスの影響2012

    • 著者名/発表者名
      荒平高章, 東藤貢
    • 学会等名
      第25回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      大阪大学(豊中市)
    • 年月日
      2012-01-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effects of bone tissue regeneration on mechanical behavior of porous bioceramics2011

    • 著者名/発表者名
      T.Arahira, M.Todo, A.Myoui, H.Yoshikawa
    • 学会等名
      4th International Conference on the Mechanics of Biomaterials and Tissues
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2011-12-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effects of bone tissue regeneration on mechanical behavior of porous bioceramics2011

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Arahira and Mistugu Todo
    • 学会等名
      4th International Conference on the Mechanics of Biomaterials and Tissues
    • 発表場所
      Hawai' I, USA
    • 年月日
      2011-12-13
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] コラーゲン/.-TCP複合系scaffoldの力学特性に及ぼす間葉系幹細胞培養の影響2011

    • 著者名/発表者名
      荒平高章,東藤貢
    • 学会等名
      第33回日本バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2011-11-21
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] コラーゲン/β-TCP複合系scaffoldの力学特性に及ぼす間葉系幹細胞培養の影響2011

    • 著者名/発表者名
      荒平高章, 東藤貢
    • 学会等名
      第33回バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都市)
    • 年月日
      2011-11-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] コラーゲン/β-TCP複合系scaffoldの圧縮力学特性に及ぼす間葉系幹細胞培養の影響2011

    • 著者名/発表者名
      荒平高章, 東藤貢
    • 学会等名
      第38回臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル(神戸市)
    • 年月日
      2011-11-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] コラーゲン/β-TCP複合系scaffoldの圧縮力学特性に及ぼす間葉系幹細胞培養の影響2011

    • 著者名/発表者名
      荒平高章,東藤貢
    • 学会等名
      第38回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2011-11-18
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] コラーゲン系scaffoldを用いた骨芽細胞様細胞の培養に関する基礎的研究2011

    • 著者名/発表者名
      東藤貢, 佃浩平, 荒平高章
    • 学会等名
      第39回日本関節病学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • 年月日
      2011-11-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] コラーゲン/β-TCP複合系scaffoldの圧縮力学特性に及ぼす間葉系幹細胞増殖・分化の影響2011

    • 著者名/発表者名
      荒平高章, 東藤貢
    • 学会等名
      第22回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      アストプラザ(津市)
    • 年月日
      2011-10-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Microstructure and Compressive Deformation Behavior for Reinforced Biodegradable Porous Poly(L-lactide) Materials2011

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park and Mistugu Todo
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Composite Materials(ICCM 18)
    • 発表場所
      Jeju, KOREA
    • 年月日
      2011-08-26
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] The variation of mechanical characteristic of collagen scaffold with mesechymal stem cell2011

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Arahira and Mistugu Todo
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Composite Materials(ICCM 18)
    • 発表場所
      Jeju, KOREA
    • 年月日
      2011-08-26
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Analysis of Microstructure and Compressive Deformation Behavior for Reinforced Biodegradable Porous Poly (L-lactide) Materials2011

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park, Mistugu Todo
    • 学会等名
      The 18^<th> International Conference on Composite Materials (ICCM 18)
    • 発表場所
      Jeju, KOREA
    • 年月日
      2011-08-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] β-TCP/コラーゲン複合系scaffoldを用いた間葉系幹細胞の培養に関する基礎的研究2011

    • 著者名/発表者名
      荒平高章, 東藤貢
    • 学会等名
      M&M2011材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      九州工業大学(北九州市)
    • 年月日
      2011-07-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effects of proliferation and differentiation of mesenchymal stem cells on the mechanical characteristic of collagen/β-TCP composite scaffold2011

    • 著者名/発表者名
      T.Arahira, M.Todo
    • 学会等名
      Orthopaedic Research Societ 2012 Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, California, USA
    • 年月日
      2011-02-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] バイオセラミックス微粒子分散ポリL乳酸多孔体の力学特性と細胞増殖能2010

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon PARK,東藤貢
    • 学会等名
      第32回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2010-11-29
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
  • [学会発表] 多孔質バイオセラミックスによる骨再生のバイオメカニクス的検討2010

    • 著者名/発表者名
      荒平高章, 東藤貢, 名井陽
    • 学会等名
      第32回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2010-11-29
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 多孔質バイオセラミックスの力学特性に及ぼす骨組織再生の影響2010

    • 著者名/発表者名
      荒平高章, 東藤貢, 名井陽
    • 学会等名
      第37回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2010-11-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 多孔質バイオセラミックスによる骨再生のバイオメカニクス的検討2010

    • 著者名/発表者名
      東藤貢, 荒平高章, 名井陽
    • 学会等名
      日本機械学会第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見
    • 年月日
      2010-09-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 骨組織形成による多孔質バイオセラミックスの力学特性変化に関する研究2010

    • 著者名/発表者名
      荒平高章, 東藤貢, 名井陽
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2010材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      長岡
    • 年月日
      2010-09-11
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] コラーゲン系scaffoldによる再生骨の力学特性2010

    • 著者名/発表者名
      三宅慶彦,荒平高章,東藤貢
    • 学会等名
      日本機械学会2010年度年次大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2010-09-06
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
  • [学会発表] Compressive mechanical properties and deformation behavior of PLLA/HAp and PLLA/PCL scaffolds2010

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park and Mitsugu Todo
    • 学会等名
      平成21年度日本生体医工学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2010-03-06
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 複合構造化による吸収性多孔質材料の高強度化2010

    • 著者名/発表者名
      朴冑彦,東藤貢
    • 学会等名
      第22回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2010-01-09
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 細胞培養が人工生体材料の力学特性に及ぼす影響2010

    • 著者名/発表者名
      三宅慶彦, 他
    • 学会等名
      第22回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2010-01-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 複合系scaffoldの力学特性と細胞増殖の影響2009

    • 著者名/発表者名
      東藤貢
    • 学会等名
      第14回骨軟部吸収性材料フォーラム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2009-12-12
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] Compressiv e Mechanical Properties and Microstructure o f Porous PLLA/PCL Polymer Blend and PLL A/HAp Composite Material2009

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park and Mitsugu Todo
    • 学会等名
      The 4th Internati onal Symposium on Advanced Fluid/Solid sci ence and Technology in Experimental Mecha nics
    • 発表場所
      Niigata
    • 年月日
      2009-11-28
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Compressive Mechanical, Properties and Microstructure of Porous PLLA/PCL Polymer Blend and PLLA/HAp Composite Material2009

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park, Mitsugu Todo
    • 学会等名
      The 4^<th> International Symposium on Advanced Fluid/Solid science and Technology in Experimental Mechanics
    • 発表場所
      Niigata
    • 年月日
      2009-11-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical studies on Biomaterials for reconstruction of lower limb joints2009

    • 著者名/発表者名
      Mitsugu TODO(招待講演)
    • 学会等名
      The 2^<nd> AUN/SEED-Net Regional Conference on Materials Engineering
    • 発表場所
      Chonburi, Thailand
    • 年月日
      2009-11-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 層構造を利用した多孔質PLLAおよびPLLA/HApの力学特性制御2009

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park,東藤貢
    • 学会等名
      第31回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2009-11-16
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] PLAの力学特性と耐熱性に及ぼす添加剤の影響2009

    • 著者名/発表者名
      高山哲生, 東藤貢, 他
    • 学会等名
      成形加工シンポジア'09
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2009-11-06
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 下肢運動機能再建のための生体材料に関する力学的研究2009

    • 著者名/発表者名
      東藤貢(招待講演)
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成21年度秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2009-10-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 生体材料の圧縮力学特性に及ぼす細胞培養の影響2009

    • 著者名/発表者名
      三宅慶彦, 他
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成21年度秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2009-10-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Tailoring m echanical properties of PLLA-based scaffolds by structural control2009

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park and Mitsugu Todo
    • 学会等名
      Nano/Amorphous Materi als and Interface Science Symposium
    • 発表場所
      Tohgatta, Miyagi
    • 年月日
      2009-08-07
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Tailoring mechanical properties of PLLA-based scaffolds by structural control2009

    • 著者名/発表者名
      Joo-Eon Park, Mitsugu Todo
    • 学会等名
      Nano/Amorphous Materials and Interface Science Symposium
    • 発表場所
      Tohgatta, Miyagi
    • 年月日
      2009-08-07
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 生体吸収性複合系スキャホールドの圧縮変形挙動と細胞接着性2009

    • 著者名/発表者名
      東藤貢他
    • 学会等名
      M & M2009材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2009-07-24
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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