マイクロプレシジョン・ハニカムスキャフォールドによる機能的歯周組織再生法

• 研究課題/領域番号: 21659451
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 石幡 浩志 東北大学, 病院, 助教 (40261523)
• 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: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2010年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2009年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: ハニカム / フィルム / 歯周病 / スキャフォールド / 細胞接着 / 生体親和性 / 歯根膜 / 細胞培養

研究概要

本研究では歯周病により失われた歯周組織の再生のため、細胞オーダーの高精細微小ハニカム構造を有するハニカムフィルムによる培養細胞グラフトを構築する.今年度はその実用性を高め臨床応用へ近づくために、ハニカムフィルムの特性である均一なマイクロサイズの小孔のサイズおよびその材質の違いによる、歯根膜由来細胞培養の様相の変化を観察、歯周組織再生にふさわしい培養細胞グラフト形成の条件を検討した。まずハニカム孔径について検討したところ、孔径5μmでは細胞はフィルムの立体構造内に進入することなく、専らフィルム上にて進展し、若干の重層化を伴い所々で小細胞塊(スフェロイド)が認められた。一方、孔径10および15μmでは細胞群がフィルムの内外に進展して増殖、重層化するとともに、ネスト状に組織化した。次にハニカムフィルム素材の違いについて検討したところ、まず生分解性ポリマーであるポリカプロラクトンでは、細胞増殖の初期においてハニカムフィルムのピラー構造に偽足を伸ばし進展したのに対し、非吸収性のポリスチレンを素材では細胞体は著しい樹状形態を伴いながら細胞体を線維状に進展させその長さは時には100μmに達していた。また双方の素材上にて細胞は旺盛に増殖した後、2週間後においてポリスチレン製ハニカムフィルム上では硬組織代謝マーカーであるOsteopontinおよびOsteocalcinの発現が明らかに更新した。これらの素材の違いはポリマー材の微小堅さと化学的安定性に有ると見られるが、特に素材表面の化学的安定性が歯根膜由来細胞の増殖および分化に優位に作用したものと見られ、ハニカムフィルムの持つ特有のトポグラフィーとそのポアサイズおよび素材の物理的、化学的物性が培養細胞のprolifelationとdifferentiationに対して明らかな影響を与える事が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] In vitro dentin permeability after application of Glum(R) desensitizer as aqueous solution or aqueous fumed silica dispersion. (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Ishihata, WJ.Finger, M.Kanehira, H.Shimauchi, M.Komatsu
  • 雑誌名: Journal of Applied Oral Science. 巻: 19 ページ: 147-153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of glutaraldehyde HEMA, and Gluma Desensitizer on in vitro dentin permeability. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Ishihata, M.Kanehira, WJ.Finger, H.Shimauchi, Masashi Komatsu
  • 雑誌名: International Journal of Contemporary Dentistry 巻: 2 ページ: 3-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proliferation of Periodontal Ligament Cells on Biodegradable Honeycomb Film Scaffold with Unified Micropore Organization. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi ISHIHATA, Masaru TANAKA, Nagayoshi IWAMA, Masahiro ARA, Mitsuru SHIMONISHI, Masaru NAGAM INE, Noriaki MURAKAMI, Sousuke KANAYA, Eiji NEMOTO, Hidetoshi SHIMAUCHI, Masatsugu SHIMOMURA
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering 5 ページ: 252-261
  • NAID: 130000252223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rationale behind the design and comparative evaluation of an all-in-one self-etch model adhesive. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kanehira M, Finger WJ, Ishihata H, Hoffmann M, Manabe A, Shimauchi H, Komatsu M
  • 雑誌名: Journal of Dentistry 37 ページ: 432-439
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of desensitizing agents on dentin permeability. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishihata H, Kanehira M, Nagai T, Finger WJ, Shimauchi H, Komatsu M
  • 雑誌名: American Journal of Dentistry 22 ページ: 143-146
  • 査読あり
• [学会発表] マイクロプレシジョンハニカムスキャフォールドにより生成される歯根膜培養細胞グラフトを用いた歯周組織再生 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石幡浩志, 岩間張良, 下西充, 下村政嗣, 島内英俊
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学、名古屋市
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Behavior of Human Periodontal Ligament Cells Cultured on Micro arrayed Honeycomb-Patterned Film. (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Iwama, H.Ishihata, H.Shimauchi, M.Shimomura
  • 学会等名: [AsiaNANO 2010 Asian Conference on Nanoscience and Nanotechnology Joint Conference with RIKEN-Asian Research Network Symposium
  • 発表場所: 日本未来館 東京都江東区
  • 年月日: 2010-09-01
• [学会発表] Microtopographic Effect of Honeycomb Film on the Periodontal Ligament Cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Iwama, H.Ishihata, M.Ara, Shimonishi, M.Shimomura, H.Shimauchi
  • 学会等名: IADR General Session, 2010 Annual Meeting
  • 発表場所: Barcelona, SPAIN
  • 年月日: 2010-07-16
• [学会発表] Dentin Permeability Reduction following Application of Glutaraldehyde Containing Desensitizer Formulations. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Ishihata, M.Kanehira, WJ.Finger, H.Shimauchi, M.Komatsu
  • 学会等名: IADR General Session, 2010 Annual Meeting
  • 発表場所: Barcelona, SPAIN
  • 年月日: 2010-07-16
• [学会発表] Effect of morphological surface motifs as intercellular flask in biocompatible honeycomb pored film on periodontal regeneration. (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩間張良, 石幡浩志, 下西充, 荒雅浩, 島内英俊, 下村政嗣
  • 学会等名: Tenth International Symposium on Biomimetic Materials Processing(BMMP-10)
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2010-01-29
• [学会発表] 生体親和性高分子ハニカムフィルムを利用したティッシュエンジニアリングによる歯周組織再生法の創生 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石幡浩志, 下村政嗣, 島内英俊
  • 学会等名: 平成21年度第26回歯科医学を中心とした研究を推進する集い
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-01-09
• [学会発表] 培養歯根膜由来線維芽細胞を用いたハニカムフィルムの多孔質スキャフォールドとしての評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石幡浩志, 岩間張良, 下西充, 兼平正史, 小松正志, 島内英俊
  • 学会等名: 2009年第52回秋季日本歯周病学会学術大会
  • 発表場所: 宮崎市
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] 多孔質ハニカムフィルムの歯周組織再生療法への応用に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩間張良, 石幡浩志, 下西充, 村上宜央, 金谷聡介, 根本英二, 島内英俊, 田中賢, 荒雅浩, 下村政嗣, 長峰勝
  • 学会等名: 2009年 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本市
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] A newly developed honeycomb pored film as a 3D scaffold for periodontal regeneration. (2009)
  • 著者名/発表者名: 島内英俊, 田中賢, 岩間張良, 石幡浩志, 荒雅浩, 村上宜央, 根本英二, 下村政嗣
  • 学会等名: American Academy of Periodontology(AAP)2009 annual meeting
  • 発表場所: ボストン市,米国
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] ハニカムパターン化スキャフォールド上における歯周組織由来線維芽細胞の3次元接着挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩間張良, 田中賢, 荒雅浩, 下村政嗣, 石幡浩志, 下西充, 村上宜央, 根本英二, 島内英俊, 長峰勝
  • 学会等名: 2009年 第38回医用高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] Effect of pore size of honeycomb films on the morphology, adhesion and proliferation of human periodontal ligament cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩間張良, 田中賢, 石幡浩志, 荒雅浩, 下西充, 長峰勝, 村上宜央, 金谷聡介, 根本英二, 島内英俊, 下村政嗣
  • 学会等名: Annual meeting 2009 of The Tissue & Cell Engineering Society
  • 発表場所: グラスゴー,連合王国
  • 年月日: 2009-07-08
• [学会発表] Proliferation of periodontal ligament cells on the unified topographic pattern of the honeycomb pored scaffold. (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩間張良, 田中賢, 石幡浩志, 荒雅浩, 下西充, 長峰勝, 村上宜央, 金谷聡介, 根本英二, 島内英俊, 下村政嗣
  • 学会等名: JSPS Colloquim(日本学術振興会主催)
  • 発表場所: ストックホルム,スウェーデン王国
  • 年月日: 2009-06-10
• [学会発表] 多孔質ハニカムフィルムの歯周組織再生療法への応用に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩間張良, 石幡浩志, 下西充, 村上宜央, 金谷聡介, 根本英二, 島内英俊, 田中賢, 荒雅浩, 下村政嗣
  • 学会等名: 第58回高分子学会年次大会
  • 発表場所: (神戸市):新型インフルエンザ流行に伴い大会中止,抄録のみ
  • 年月日: 2009-05-27