広範囲顎骨欠損に対するメカノバイオロジー最適化スキャフォールドの開発

• 研究課題/領域番号: 21K17097
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分57060:外科系歯学関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 宮下 英高 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (20445290)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: スキャホールド / メカノバイオロジー / 顎骨再建 / スキャフォールド

研究開始時の研究の概要

広範囲顎骨欠損に対する再建治療は未だ多くのメディカルアンメットニーズが存在し、自家骨移植に代わる低侵襲かつ標準化された個別化医療システムの開発が望まれている。本研究では、スキャフォールドに使用される材料の性質やそれらを3次元造形した後の物性が細胞挙動および骨再生に与える影響を検証し、カスタムメイドスキャフォールドを用いた新規顎骨再建法の確立を目指す。

研究成果の概要

本研究では、スキャフォールドの材料やそれらを3次元造形した後の物性が、細胞挙動および骨再生に与える影響を検証した。スキャフォールドの基盤材料としては、polycaprolactone (PCL) を設定し、材質、気孔径、および支柱径などの条件検討を実施し、機器によるメカニカルストレスが付与可能なスキャフォールドを作製した。その後、スキャフォールドに再現性高く圧縮刺激を与えられるようなチャンバーを作製し、MC3T3-E1をスキャフォールド上で培養し、メカニカルストレスによる細胞応答を観察した。引き続き、スキャフォールドを介したメカニカルストレスが細胞挙動に与える影響を解析予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

広範囲顎骨欠損に対する再建治療は未だ多くのメディカルアンメットニーズが存在する。これらの広範囲顎骨欠損に対する再建治療には自家骨を用いることが未だにゴールドスタンダードとされるが、患者負担軽減の観点より、人工材料を使用した新規治療法の開発が望まれている。しかしながら、広範囲顎骨欠損再建においては、強度の担保や長期的な生体安定性の向上など解決すべき点が多く、荷重部位の広範囲骨欠損に対する人工材料による再建方法は確立されていない。本研究により、人工材料を用いた顎骨再建を視野に入れた研究の基盤部分が確認され、今後の研究に向けた一つの成果を得た。