骨組織再生のためのナノカーボンファイバーシートを用いた機能性足場材の開発

• 研究課題/領域番号: 24659670
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 齋藤 直人 信州大学, 学術研究院保健学系, 教授 (80283258)
• 研究分担者: 加藤 博之 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (40204490) ; KIM YOONG AHM 信州大学, 工学部, 准教授 (70362100)
• 連携研究者: 薄井 雄企 信州大学, 医学部附属病院, 特任研究員 (00467169) ; 羽二生 久夫 信州大学, 学術研究院医学系, 講師 (30252050) ; 清水 政幸 信州大学, 医学部附属病院, 助教(特定雇用) (40467171) ; 高梨 誠司 信州大学, 医学部附属病院, 医員 (70596783) ; 岡本 正則 信州大学, 医学部附属病院, 助教(診療) (50596781) ; 小林 伸輔 信州大学, 医学部附属病院, 医員 (40624705) ; 田中 学 信州大学, 医学部附属病院, 医員 (30723069)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 骨組織再生 / カーボンファイバー / scaffold / 生体安全性 / 再生医療 / 足場材 / ナノカーボンファイバー / 骨髄細胞

研究成果の概要

エレクトロスピニング法で作製したナノサイズのカーボンファイバーを立体構築したナノカーボンファイバーシート(NCFS)を開発し、その骨組織親和性、骨形成能を評価し骨組織再生療法のscaffoldとしての可能性を検討した。
NCFSは骨形成蛋白質(rhBMP-2)を複合させることによりマウス頭蓋骨に形成した骨欠損部に良好な骨再生を誘導した。また、骨芽細胞の増殖試験では、NCFS上にて骨芽細胞は強い増殖性を示し、石灰化培地によるNCFS上での培養では骨芽細胞の分化を示すALPの活性が上昇していることが確認された。これらの結果から、NCFSは骨再生のscaffoldとして有用であることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Safe clinical use of carbon nanotubes as innovative biomaterials (2014)
  • 著者名/発表者名: Saito N, Haniu H, Usui Y, Aoki K, Hara K, Takanashi S, Shimizu M, Narita N, Okamoto M, Kobayashi S, Nomura H, Kato H, Nishimura N, Taruta S, Endo M
  • 雑誌名: Chem Rev 巻: 114 号: 11 ページ: 6040-6079
  • DOI: 10.1021/cr400341h
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biological responses according to the shape and size of carbon nanotubes in BEAS-2B and MESO-1 cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Haniu H, Saito N, Matsuda N, Tsukahara T, Usui Y, Maruyama K, Takanashi S, Aoki K, Kobayashi S, Nomura H, Tanaka M, Okamoto M, Kato H
  • 雑誌名: Int J Nanomed 巻: ９ ページ: 1979-1989
  • DOI: 10.2147/ijn.s58661
  • NAID: 120007110603
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Culture medium type affects endocytosis of multi-walled carbon nanotubes in BEAS-2B cells and subsequent biological response (2013)
  • 著者名/発表者名: Haniu H, Saito N, Matsuda Y, Tsukahara T, Maruyama K, Usui Y, Aoki K, Takanashi S, Kobayashi S, Nomura H, Okamoto M, Shimizu M, Kato H
  • 雑誌名: Toxicol in Vitro 巻: 27 号: 6 ページ: 1679-1685
  • DOI: 10.1016/j.tiv.2013.04.012
  • NAID: 120007110519
  • 査読あり
• [学会発表] Strength improvement and tissue compatibility of multi-walled carbon nanotubes-polyethylene complex for prosthetic joint. (2013)
  • 著者名/発表者名: Aoki K, Takanashi S, Shimizu M, Haniu H, Kato H, Usui Y, Nishi K, Noguchi T, Nishimura N, Saito N.
  • 学会等名: 25th European Conference on Biomaterials.
  • 発表場所: Madrid, Spain.
• [学会発表] Carcinogenicity evaluation of carbon nanotubes in rasH2 mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takanashi S, Haniu H, Usui U, Aoki K, Okamoto M, Kobayashi S, Nomura H, Tanaka M, Kato H, Saito N.
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Nanotechnology, Occupational and Environmental Health.
  • 発表場所: Nagoya, Japan.
• [学会発表] Endocytosis of MWCNT in BEAS-2B cells are affected by the culture medium type. (2013)
  • 著者名/発表者名: Haniu H, Saito N, Matsuda N, Maruyama K, Tsukahara T, Usui Y, Takanashi S, Aoki K, Kobayashi S, Nomura H, Okamoto M, Shimizu M, Kato H.
  • 学会等名: 6th International Symposium on Nanotechnology, Occupational and Environmental Health.
  • 発表場所: Nagoya, Japan.