| 研究課題/領域番号 |
21H04731
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
都木 靖彰 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (10212002)
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| 研究分担者 |
浦 和寛 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (90360940)
東藤 正浩 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10314402)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2024年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2023年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2022年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2021年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
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| キーワード | コラーゲン原線維コーティング / 再生医療チタン材料 / 表面加工 / 骨誘導 / 水産廃棄物利用 / コラーゲン線維コーティング / 再生医療用チタン材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
海外産と比べ高価ではあるが厳格な生産管理が可能な国産水産物由来コラーゲンの特長を活かし，高付加価値な医療利用を実現する。再生医療分野ではコラーゲン製の人工骨を用い，骨再生を効率的に誘導することが期待されているが，人工骨の機械強度がまわりの骨よりも小さく，機能性が低いことが課題となっている。本研究では，チョウザメの浮袋コラーゲンがもつ高い線維形成能を利用して哺乳類コラーゲンでは実現不可能な高配向性コラーゲン線維材料を形成し，これに骨と同等のリン酸カルシウム結晶を沈着させ，真に骨の構造を模倣した「骨ミメティック構造」の創出をめざす。
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| 研究成果の概要 |
我々のグループが発見したチョウザメ浮袋コラーゲンの高い線維形成能を利用し，生体骨様の高配向性コラーゲン原線維に生体骨を模倣した方法でリン酸Caヒドロキシアパタイト結晶を沈着させることで，真に生体骨の構造を模倣した「骨ミメティック材料」を創出した。次に，人工関節等のインプラントに用いられるチタン合金表面に骨ミメティック構造を付与する新規技術を開発した。最後に，非石灰化高配向性コラーゲン原線維が間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化を効率的に誘導することを証明した。今後，骨ミメティック構造に対する細胞反応性をさらに詳しく調べるとともに，実験動物を用いた移植試験が必要である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本成果の学術的意義は，非石灰化高配向性コラーゲン原線維が間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化の初期（分化運命決定）および中期を強く促進することを証明した点にある。このことは，細胞足場材料のコラーゲン原線維の形態（太さや配向性）が幹細胞の分化に強く影響することを示している。また，真に生体骨の構造を模倣した「骨ミメティック材料」の創出と，これをチタン合金にコートする骨ミメティックコート技術の開発の成功は，将来の人工骨やインプラント表面改質技術への発展が期待できるため，社会的意義が高い。
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