顆粒結合型炭酸アパタイト人工骨の創製

• 研究課題/領域番号: 21K19914
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分90:人間医工学およびその関連分野
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 石川 邦夫 九州大学, 歯学研究院, 教授 (90202952)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 炭酸アパタイト / 人工骨 / 骨補填材 / 多孔体 / 骨再建 / 硫酸カルシウム / 炭酸カルシウム / 顆粒結合法 / 顆粒結合

研究開始時の研究の概要

骨組成（炭酸アパタイト）人工骨は、典型的な人工骨として臨床応用されている水酸アパタイト人工骨と比較しても圧倒的な骨伝導性を示す。さらに、水酸アパタイト人工骨は新しい骨に置換されないが、炭酸アパタイト人工骨は、骨リモデリングを受け新しい骨に置換される。
人工骨の機能は組成だけでなく、構造にも影響を受ける。特に、海綿骨のような連通構造体は機能向上に著しく大きな影響を及ぼすと考えられる。
本研究においては、ガラスフィルターなどの製造法として知られる顆粒結合法によって連通多孔性炭酸アパタイト人工骨創製の可否およびその有効性を検証する。

研究実績の概要

令和４年度に調製した炭酸カルシウム多孔体のリン酸化を検討した。炭酸カルシウム多孔体を80℃の１モル濃度リン酸水素二ナトリウム水溶液に７日間浸漬した。粉末X線回折分析の結果、連通多孔体マクロ構造を維持したままで組成が炭酸カルシウムから炭酸アパタイトに変換されていることを確認した。
次に、調製された連通多孔性炭酸アパタイト人工骨を用いてウサギ大腿骨に形成したφ６mm欠損を再建した。術後４週目にウサギを安楽死させ、再建部を周囲組織と一塊に摘出した。マイクロCTによる全体観察および、固定脱灰して薄切切片を調製し、ヘマトキシーエオジン染色して病理組織学的検索を行った。
解析の結果、術後４週目でも試料の中央部まで新しい骨が形成されていることがわかった。また、多孔体骨梁表面に破骨細胞、骨芽細胞が認めれ、炭酸アパタイト人工骨が活発に骨リモデリングを受けていることが明らかになった。