| 研究課題/領域番号 |
22K19894
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
大槻 主税 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00243048)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | バイオマテリアル / 生体応答性セラミックス / 有機修飾リン酸塩 / チタン / ジルコニア / 生体活性セラミックス / ヒドロキシアパタイト / 生体材料 / 人工骨 / リン酸エステル / 生体応答性材料 / 擬似体液 / in vitro試験 / 有機修飾 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代の人工骨用素材には、体内で材料周囲の環境の変動に応じて、薬剤徐放や自己修復といった生体応答性を示す機能が求められている。本研究課題では、生体応答性材料の設計概念の確立を目指して、リン酸エステルのチタン（Ti）化合物やジルコニウム（Zr）化合物を利用して、酵素の存在に対する応答性を調べる。酵素としてアルカリフォスフォターゼ（ALP）の存在を対象として、その存在に応答した材料の溶解やヒドロキシアパタイト（HAp）の析出現象が起こる条件を生体外（in vitro）試験で調べる。さらに、チタンやジルコニアの基板表面にリン酸エステル化合物をコーティングする技術を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では、次世代の人工骨用バイオマテリアルとして「生体応答性材料」の概念に立脚して、 骨芽細胞への分化マーカーとなるアルカリフォスフォターゼ（ALP）への応答や、骨芽細胞への分化を促進するイオンの担持と溶出の制御について、生体外（in vitro）試験で検証した。チタン系材料の表面やジルコニア表面を、適切な条件を選択することで、リン酸チタンやリン酸ジルコニウムを形成させ、生体応答性セラミックスとすることに成功した。さらにそれらを有機修飾する技術を探索し、化合物中に生体微量元素、有機分子や蛍光物質の導入を行い、生体に対して状況に応じて応答する機能を持つ材料の可能性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
人工骨は、機能不全となった骨を修復するための医療機器である。これまで人工骨の素材としてリン酸カルシウム系セラミックスがあり、骨と結合する性質（骨結合性）を発現する生体活性材料として知られている。しかし、生体内の環境変化に応答する人工骨用素材は未開拓である。本研究課題では、人工骨用バイオマテリアルとして「生体応答性材料」の概念に立脚して、チタン系金属やジルコニアの表面を改質し、生体応答性セラミックスとして生体応答性人工骨を開拓することを目指した。本研究の成果は、材料の生体機能の発現に関して学術的に解明する意義を持つとともに、超高齢社会での医療技術の発展に寄与する社会的意義がある。
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