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生体微量金属元素としてのマグネシウムを用いた革新的な骨力学機能制御の実現

研究課題

研究課題/領域番号 23760669
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 構造・機能材料
研究機関大阪大学

研究代表者

石本 卓也  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50508835)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード生体微量金属元素 / マグネシウム / 骨質 / 生体アパタイト / 結晶学的配向性 / in vivo / in vitro / 結晶配向性 / 骨力学機能 / コラーゲン / 配向性 / 微小領域X線回折法 / 結晶成長
研究概要

in vivo(生体内:動物骨でのアパタイト形成挙動)、in vitro(試験管内:コラーゲン基板上へのアパタイト形成)実験系を確立し、生体微量金属元素としてのマグネシウムが、骨配向性に及ぼす影響を解明した。in vivoモデルでは、マグネシウム欠乏食投与・通常食投与再開に敏感に対応して骨長手に沿ったアパタイトc軸配向性が有意に低下・上昇した。一方、in vitroモデルでは、アパタイト形成の基板となるコラーゲン配列は一定であるにもかかわらず、溶液中マグネシウム濃度依存的に配向性が変化し、特定のマグネシウム濃度の場合に配向性は最大値を示した。このピーク値は正常な大腿骨での配向性値に匹敵した。生体微量金属元素は、コラーゲン線維方向とアパタイトc軸の一致度合すなわち、degree of epitaxy に影響することで最終的にアパタイト配向性を制御することが示唆された。以上より、骨配向性、力学機能制御に対する生体微量金属元素の有効性が示された。

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 1件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Degree of biological apatite c-axis orientation rather than bone mineral density controls mechanical function in bone regenerated using rBMP-22013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishimoto, T. Nakano, Y. Umakoshi, M. Ymamoto, Y. Tabata
    • 雑誌名

      Journal of Bone and Mineral Research

      巻: Vol. 28 ページ: 1170-1179

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preferential Orientation of Collagen/Biological Apatite in Growing Rat Ulna under an Artificial Loading Condition2013

    • 著者名/発表者名
      J. Wang, T. Ishimoto, T. Nakano
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 54 号: 8 ページ: 1257-1261

    • DOI

      10.2320/matertrans.ME201314

    • NAID

      10031189471

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quick recovery in preferential orientation of biological apatite and related mechanical function during bone regeneration by running exercise2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ishimoto, Y. Yoshida, T. Nakano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Clinical Biomechanics

      巻: Vol. 33 ページ: 47-54

    • NAID

      40019480548

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regeneration of bone mass and bone quality around implant with grooves for aligning bone cells in rabbit hindlimb bones2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ishimoto, K. Kawata, T. Sakai, H. Yoshikawa, T. Nakano
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: Vols. 706-709 ページ: 510-513

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regeneration of bone mass and bone quality around implant with grooves for aligning bone cells in rabbit hindlimb bone2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ishimoto, K. Kawata, T. Sakai, H. Yoshikawa and T. Nakano
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 706-709 ページ: 510-513

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.706-709.510

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomechanical evaluation of regenerating long bone by nanoindentation2011

    • 著者名/発表者名
      T. Ishimoto, T. Nakano, M. Yamamoto, Y. Tabata
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science: Materials in Medicine

      巻: Vol. 22 ページ: 969-976

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ラット大腿骨の骨配向化・力学機能に対する Zn 欠損の影響2013

    • 著者名/発表者名
      石本卓也, 大路博, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会 2013 年秋期(第152回)大会
    • 発表場所
      東京理科大学, 東京
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 長管骨欠損部の骨質再生に対する骨配向化組織の有効性2013

    • 著者名/発表者名
      荻須宏幸, 石本卓也, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会 2013 年秋期(第152回)大会
    • 発表場所
      東京理科大学, 東京
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Effects of unloading by Sciatic-Neurectomy on the anisotropic nano-organization of biological apatite/collagen on growing rat femur2013

    • 著者名/発表者名
      J. Wang, T. Ishimoto, T. Nakano
    • 学会等名
      日本金属学会2013 年秋期(第152回)大会
    • 発表場所
      東京理科大学, 東京
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] ラット大腿骨の骨配向化・力学機能に対するZn欠損の影響2013

    • 著者名/発表者名
      石本卓也, 大路博, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2013年秋期(第152回)大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 長管骨欠損部の骨質再生に対する骨配向化組織の有効性2013

    • 著者名/発表者名
      荻須宏幸, 石本卓也, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2013年秋期(第152回)大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 骨微細構造・力学機能に対する生体微量金属元素の影響2012

    • 著者名/発表者名
      石本卓也, 大路博, 中野貴由
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会第7回関西若手研究発表会
    • 発表場所
      甲南大学, 神戸
    • 年月日
      2012-08-02
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 生体機能を指向した骨再建法・バイオマテリアルの創製2012

    • 著者名/発表者名
      石本卓也, 中野貴由
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会・日本金属学会関西支部材料開発研究会平成 24 年度第2回研究会
    • 発表場所
      関西大学, 吹田
    • 年月日
      2012-07-21
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Characterization of apatite deposited on organic substrates with and without preferential alignment2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ishimoto, T. Takeuchi, M. Akashi, J. Watanabe, T. Nakano
    • 学会等名
      9th World Biomaterials Congress
    • 発表場所
      New Century International Exhibition and Convention Center, Chengdu, China
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Development of metallic scaffolds for bone replacement based on orientation degree of biological apatite c-axis in long bone2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, T. Ishimoto, N. Ikeo, T. Matsumi, W. Fujitani
    • 学会等名
      9th World Biomaterials Congress
    • 発表場所
      New Century International Exhibition and Convention Center, Chengdu, China
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] ラット頭蓋骨欠損部再生過程における異方的な骨微細構造形成2012

    • 著者名/発表者名
      田口大誠, 石本卓也, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会 2012 年秋期(第151回)大会
    • 発表場所
      愛媛大学, 松山
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 異方性基板材料を用いたin vivoでの再生骨配向化挙動2012

    • 著者名/発表者名
      堀田宗孝, 松垣あいら, 石本卓也, 中野貴由, 礒部仁博, 佐久太郎
    • 学会等名
      日本金属学会 2012 年秋期(第151回)大会
    • 発表場所
      愛媛大学, 松山
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 骨生体アパタイトの配向化機構ならびに力学機能との相関解明2012

    • 著者名/発表者名
      石本卓也
    • 学会等名
      日本金属学会2012 年秋期(第151回)大会
    • 発表場所
      愛媛大学, 松山
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 骨微細構造・力学機能に対する生体微量金属元素の影響2012

    • 著者名/発表者名
      石本卓也, 大路博, 中野貴由
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会第7回関西若手研究発表会
    • 発表場所
      甲南大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 骨生体アパタイトの配向化機構ならびに力学機能との相関解明2012

    • 著者名/発表者名
      石本卓也
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Competitive change in bone mass, bone density, and preferred orientation of biological apatite in unloaded rat femur by sciatic-neurectomy2011

    • 著者名/発表者名
      J. Wang, T. Ishimoto, T. Nakano
    • 学会等名
      International Symposium on Materials Science and Innovation for Sustainable Society (ECO-MATES 2011)
    • 発表場所
      Hotel Hankyu Expopark, Suita, Japan
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 配列化コラーゲン基板を用いたアパタイト/コラーゲン配向化複合体の作製2011

    • 著者名/発表者名
      堀田宗孝, 松垣あいら, 石本卓也, 中野貴由, 礒部仁博, 佐久太郎
    • 学会等名
      日本金属学会2011 年秋期(第149回)大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター, 沖縄
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] ラット大腿骨配向化に及ぼすマグネシウム欠乏の影響2011

    • 著者名/発表者名
      城谷勇介, 石本卓也, 中野貴由, 田中敏宏
    • 学会等名
      日本金属学会 2011年秋期(第149回)大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター, 沖縄
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Competitive change in bone mass, bone density, and preferred orientation of biological apatite in unloaded rat femur by sciatic-neurectomy2011

    • 著者名/発表者名
      J. Wang, T. Ishimoto and T. Nakano
    • 学会等名
      International Symposium on Materials Science and Innovation for Sustainable Society (ECO-MATES 2011)
    • 発表場所
      Hotel Hankyu Expopark (Osaka)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [図書] Adavanced analysis and control of bone microstructure based on a materials scientific study including microbeam X-ray diffraction, Progress in Advanced Structural and Functional Materials Design2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, T. Ishimoto, N. Ikeo, A. Matsugaki
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [図書] Design of biomaterials for bone replacement based on parameters determining bone quality, Interface Oral Health Science 20112012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, T. Ishimoto
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [図書] Adavanced analysis and control of bone microstructure based on a materials scientific study including microbeam X-ray diffraction: in Progress in Advanced Structural and Functional Materials Design2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, T. Ishimoto, N. Ikeo, A. Matsugaki (分担執筆)
    • 総ページ数
      287
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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