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最適空間理論に基づく「ランダム・トンネル型」骨形成スカフォールドの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21659450
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 歯科医用工学・再生歯学
研究機関北海道大学

研究代表者

久保木 芳徳  北海道大学, 名誉教授 (00014001)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2010年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2009年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード骨形成 / スカフォールド / 幾何構造 / βTCP / ハニカム構造 / トンネル効果 / パイプ顆粒 / ランダムトンネル / スフォールド
研究概要

我々は欠損した骨の再建方法の確立を目指し、既に「人工マトリックスの幾何学」の原理を提案し、それに基づいて「ハニカム型βTCP」を含む多数のスカフォールドを開発し、これによって小規模の骨再建が可能であることを示してきた。平成21~22年度においては、「ハニカム型βTCP」の個々のトンネル構造を発展させて、ランダム方向に走る幾何構造体、すなわち「ランダム・トンネル型βTCP」(略称RT)を開発・製造しその有効性を動物実験と細胞培養法によって実証した。すなわち、内径0.3mm、外径0.5mmのβ-TCP製パイプを長さ1-2mmに切断し、顆粒状(これをパイプ顆粒と呼んだ)として成形し、トンネルが全方向を向くような構造体を創製することに成功した。「ランダム・トンネル型βTCP」(以下RTと呼ぶ)は、パイプ顆粒の成型体を1000℃以上に加熱して焼結することによって製造されるが、その後、パイプ顆粒をコラーゲン線維によって包摂して成型することによっても製作できた。これらのRT成型体を1辺が5-10mm、厚さ2mmのブロック状にして、12週齢WKAH系雄ラットの頭蓋骨の骨膜下にOn-lay埋植した。6週後、摘出物を脱灰し、組織学的分析を行った。その結果、埋植後6週にしてトンネル内に、血管と骨が入り込み、同時にパイプ顆粒の間隙にも骨が成長することが分かった。培養実験用にはディスク型RT(2x12mm)を用い、骨原細胞MC3T3E1を播種し、動力学的刺激を加えて培養し結果、静置培養よりも、はるかに高いアルカリフォスファターゼ活性を得ることができた。RTは、その全方向性のトンネルによって骨を必要な方向に増殖させ、しかも顆粒間の空隙が最適の骨形成空間を与えることで、骨形成の効率を最大限に増大できる人工マトリックス(スカフォールド)として極めて有用であることが証明された。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (11件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of gelatin-capped gold nanoparticles with variable gelatin concentration2011

    • 著者名/発表者名
      M.P.Neupane, S.J.Lee, I.S.Park, M.H.Lee, T.S.Bae, Y.Kuboki, M.Uo, F.Watari
    • 雑誌名

      J Nanopart Res

      巻: 13 ページ: 491-498

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon nanotubes chromatography separated albumin from other serum proteins : a method for direct analysis of their interactions2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshonori KUBOKI, Takamitu KOSHIKAWA, Hiroko TAKITA, Ryuichi FUJISAWA, Min-ho LEE, Shigeaki ABE, Tsukasa AKASAKA, Motohiro UO, Fumio WATARI, Rachel SAMMONS
    • 雑誌名

      Dental Material Journal

      巻: 29 ページ: 369-373

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Culture of ES Cells and Mesenchymal Stem Cells on Carbon Nanotube Scaffolds2010

    • 著者名/発表者名
      Hiromi KITAHARA, Yoshinori KUBOKI, Hiroko TAKITA, Tsukasa A KASAKA, Fumio WATARI, Nobuo INOUE
    • 雑誌名

      Nano-Bio Medicine

      巻: 2 ページ: 81-92

    • NAID

      130004960252

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometry of Extracellular Matrix : optimal tunnel size for bone formation in the honeycomb β-TCP of disk-form2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Kuboki, Kimitoshi Yagami, Shouhei Iku, Tohru Kaku, Michiko Terada, Yoshimasa Kitagawa, Hiroko Takita, Dong Li, Mariko Kimura, Rachel L.Sammons
    • 雑誌名

      Nano-Bio Medicine

      巻: 2 ページ: 107-113

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon nanotubes chromatography separated albumin from other serum proteins : a method for direct analysis of their interactions2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshonori KUBOKI, Takamitu KOSHIKAWA, Hiroko TAKITA, Ryuichi FUJISAWA, Min-ho LEE, Shigeaki ABE, Tsukasa AKASAKA, Motohiro UO, Fumio WATARI, Rachel SAMMONS
    • 雑誌名

      Dental Material Journal (印刷中)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction of collagen triple-helix with carbon nanotubes : Geometric property of rod-like molecules2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Kuboki, Michiko Terada, Yoshimasa Kitagawa, Shigeaki Abe, Motohiro Uo, Fumio Watari
    • 雑誌名

      Biomed Mater Eng 19

      ページ: 3-9

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In vivo internal diffusion of several inorganic microparticles through oral administration2009

    • 著者名/発表者名
      Abe S, Koyama C, Esaki M, Akasaka T, Uo M, Kuboki Y, Morita M, Watari F
    • 雑誌名

      Biomed Mater Eng 19

      ページ: 221-229

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biodistribution imaging of magnetic particles in mice : X-ray scanning analytical microscopy and magnetic resonance imaging2009

    • 著者名/発表者名
      Abe S, Kida I, Esaki M, Akasaka T, Uo M, Hosono T, Sato Y, Jeyadevan B, Kuboki Y, Morita M, Tohji K, Watari F
    • 雑誌名

      Biomed Mater Eng. 19

      ページ: 213-220

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calcified honeycomb-shaped collagen maintains its geometry in vivo and effectively induces vasculature and osteogenesis2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Kuboki, Shouhei Iku', Ryota Yoshimoto, Tohru Kaku, Hiroko Takita, Dong Li, Yasuo Kokai, Shunji Yunoki, Rachel L.Sammons, Kazuhide Ozeki, Teruo Miyata
    • 雑誌名

      Nano Biomedicine 1

      ページ: 85-94

    • NAID

      130004555803

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Geometry of artificial ECM : Tunnel structures induced bone and vascular tissues2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Kubold, Tohru Kaku, Hiroko Takita, Sun Yongkun, Guo Zhikun, Shouhei Iku, Mariko Kimura, Rachel Sammons
    • 学会等名
      1^<st> Sino-German Symposium on Experimental Medicine
    • 発表場所
      河南省・新郷医科大学(中国) 招待講演
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] クロマトグラフィーによるチタンと血清タンパク質の相互反応の分析2011

    • 著者名/発表者名
      久保木芳徳、古沢利武、佐藤正明、孫永〓、鵜沼英朗、阿部薫明、赤坂司、宇尾基弘、亘理文夫、滝田裕子
    • 学会等名
      第4回ナノ・バイオメディカル学会大会:ナノ・バイオメディシン シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学・野依記念学術交流会館(愛知)
    • 年月日
      2011-02-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 人工ECM幾何学:培養担体として有効な多孔性チタンの気孔径の検討2010

    • 著者名/発表者名
      滝田裕子、本間義幸、西村浩之、堀江拓尓、飯塚正、久保木芳徳
    • 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
      グランドプリンスホテル広島(広島)
    • 年月日
      2010-11-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 人工ECMの幾何学:ポリウレタンフォームを利用した骨芽細胞の成長と骨形成に最適の3次元空間の構築2010

    • 著者名/発表者名
      久保木芳徳、西村浩之、菊地敦紀、滝田裕子、浦本洋一、賀来亨、尾関和秀
    • 学会等名
      第42回日本結合組織学会・第57回マトリックス研究会合同大会
    • 発表場所
      秋田拠点センター・アルヴェ(秋田)
    • 年月日
      2010-08-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ランダム・トンネル型βTCPをIII級の根分岐部骨欠損に移植したときの骨・血管再生2010

    • 著者名/発表者名
      斎藤恵美子、斎藤彰、久保木芳徳、高橋大郎、本間義幸、滝田裕子
    • 学会等名
      第42回日本結合組織学会・第57回マトリックス研究会合同大会
    • 発表場所
      秋田拠点センター・アルヴェ(秋田)
    • 年月日
      2010-08-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 人工ECMの幾何学:ランダム・トンネル型β-TCPの創製と骨・血管誘導2010

    • 著者名/発表者名
      久保木芳徳、滝田裕子、斎藤彰、高山万利子、賀来亨
    • 学会等名
      第28回日本骨代謝学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(東京)
    • 年月日
      2010-07-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ハニカム型からランダム・トンネル型幾何構造のβ-TCPの創製と骨・血管誘導2010

    • 著者名/発表者名
      久保木芳徳、浦本洋一、滝田裕子、斎藤彰、高山満利子、鈴木正彦、阿部薫明、亘理文夫、賀来亨
    • 学会等名
      代用臓器・再生医学研究会
    • 発表場所
      札幌市・北海道大学
    • 年月日
      2010-01-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Geometry of artificial ECM : Optimal space for bone reconstruction2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Kuboki, Hiroko Takita
    • 学会等名
      2^<nd> Biomaterials Symposium
    • 発表場所
      Queen Mary University, London, UK
    • 年月日
      2009-11-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] コラーゲンの基礎・新機能と人工ECMによる血管の誘導2009

    • 著者名/発表者名
      久保木芳徳
    • 学会等名
      第19回 脳血管シンポジウム
    • 発表場所
      東京・コクヨホール
    • 年月日
      2009-09-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質・コラーゲンとカーボンナノチューブ間の相互作用をクロマトグラフィーと凝集法によって解明する2009

    • 著者名/発表者名
      久保木芳徳、滝田裕子、越川高光、Min-ho Lee, 安部薫明、赤坂司、宇尾基弘、亘理文夫
    • 学会等名
      硬組織再生・生物学会
    • 発表場所
      札幌市・北海道医療大学・サテライトキャンパス
    • 年月日
      2009-09-05
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 人工細胞外マトリックス幾何学:「トンネル構造」の血管と骨の誘導効果と最適空間論について2009

    • 著者名/発表者名
      久保木芳徳、寺田典子、北川善政、滝田裕子、高山満利子、賀来亨
    • 学会等名
      日本骨代謝学会
    • 発表場所
      大阪市・大阪国際会議場
    • 年月日
      2009-07-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] Protein Nanotechnology : Research, Development and Precaution, 2 Impact of carbon nanotubes upon protein chemistry in The Food Industry in FOOD PROTEINS AND PEPTIDES2011

    • 著者名/発表者名
      Kuboki, Y., Fujisawa, R., Watari, F., Sammons, R.L.
    • 出版者
      Taylor & Francis Group, USA(印刷中,印刷中)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] 反重力培養方法及び反重力培養装置2010

    • 発明者名
      久保木芳徳, 西村浩之, 菊地敦紀
    • 権利者名
      株式会社イノアック技術研究所
    • 産業財産権番号
      2010-241528
    • 出願年月日
      2010-10-27
    • 関連する報告書
      2010 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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