| 研究課題/領域番号 |
21K12625
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
河井 利之 京都大学, 医学研究科, 助教 (80806828)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 多孔体 / 骨新生 / 血管新生 / 骨欠損 / 三次元印刷 / 人工血管 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
頭蓋顔面骨・四肢骨の骨欠損に対し、近年採骨を行わず組織工学的手法により、細胞・Scaffold・成長因子などを組み合わせて硬組織再生を行う方法が有望視されている。人工物内部で組織再生が起こるには、インプラント深部までホスト細胞が進入して生存する必要があるが、細胞は栄養の供給源から数百マイクロメートル以上離れてしまうと生存することができない。そのため組織工学的手法においてはインプラント全体を栄養する微小血行路の再生が必要となる。そこで、申請者は近年著しい進歩を遂げている微細造形の技術を利用して三次元血管ネットワークをもつ培養骨をin vitroで作成する。
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| 研究実績の概要 |
巨大な骨欠損を人工物で再建するためには、深部まで栄養・細胞を供給するための微小血管が必要となる。申請者の血管付き培養骨の設計コンセプトは、１.培養骨内部と外部を連絡する三次元血管ネットワークを内包し、2.硬組織再建に耐えうる力学的強度を有する、というものであり、本年度は主に２．に該当する骨格部分の生体内評価を行った。
ビーグル犬の大腿骨に3cmの骨欠損を作成し、ポリカプロラクトンで作成した多孔体を挿入し、ポリエーテルエーテルケトンプレートで大腿骨を固定した。多孔体を挿入した多孔体群、欠損部をそのままにしたempty群、多孔体にBone Morphogenetic Protein 2を添付したBMP2群の3群を比較した。8週間後に腹部大動脈から血管造影剤Microfilを注入し、欠損部の血管の量を評価したところ、多孔体群はempty群よりも多くの血管量を有していた。BMP2群では多孔体群よりもさらに多くの血管量となっていた。
8週後の骨形成量は、empty群よりも多孔体群、BMP2群で多い傾向があったが、有意な差ではなかった。この実験系では欠損中央部分の血流が充分に得られていないと判断されたため、今後は血流を引き込むための大きな流入口を作成し外科的に周囲血管と吻合する必要があると考えられた。
ハイドロゲルのtubeの内腔を上皮化し、tubeネットワークを組み立ててラットの腹部大動脈と吻合し、長期的に開存性が保たれるかの検証ではtubeが微小なものになると閉塞してしまう事例が多くみられ、ハイドロゲルtubeネットワークと骨格となる多孔体とを組み合わせたcomposite-implantを中動物で評価する段階に期間中に至ることが出来なかった。最適なゲルデザイン、上皮化条件の模索を継続する必要があると考えられた。
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