ラマン分光法を利用した分子スケール構造解析に基づく関節軟骨力学機能評価法

• 研究課題/領域番号: 25420001
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 東藤 正浩 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10314402)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: バイオメカニクス / ラマン分光 / 関節軟骨 / コラーゲン / プロテオグリカン

研究成果の概要

変形性関節症は過剰な力学的負荷が原因で発症する関節軟骨の退行性疾患であり，高齢者の日常活動性および生活の質を阻害する最も多い原因の一つである．高齢化が進む中で，この病態を十分に把握し，適切な診断を行うことが求められている．生体組織を解析する手法の一つとしてラマン分光法がある．本研究では，コラーゲン，プロテオグリカンなどの高分子化合物から構成される膝関節軟骨の力学特性評価法として，ラマン分光法を用いた．ウシ大腿骨から膝関節軟骨試験片を採取し，顕微レーザーラマン分光装置によりラマンスペクトル解析を行い，力学的負荷に対する膝関節軟骨のラマンスペクトルの応答について調査した．

研究成果

• [雑誌論文] Therapeutic effects of intra-articular ultra-purified low endotoxin alginate administration on an experimental canine osteoarthritis model (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukinori TSUKUDA, Tomohiro ONODERA, Masayuki ITO, Yasuharu IZUMISAWA, Yasuhiko KASAHARA, Tatsuya IGARASHI, Nobuo OHZAWA, Masahiro TODOH, Shigeru TADANO, Norimasa IWASAKI
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Materials Research Part A 巻: 103 号: 11 ページ: 3441-3448
  • DOI: 10.1002/jbm.a.35490
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Bone Marrow Stimulation Technique Augmented by Administration of Ultrapurified Alginate Gel Enhances Osteochondral Repair in a Rabbit Model (2015)
  • 著者名/発表者名: Rikiya BABA, Tomohiro ONODERA, Daisuke MOMMA, Masatake MATSUOKA, Kazutoshi HONTANI, Sameh ELMORSY, Kaori ENDO, Masahiro TODOH, Shigeru TASANO, Norimasa IWASAKI
  • 雑誌名: Tissue Engineering, Part C, Methods 巻: 21 号: 12 ページ: 1263-1273
  • DOI: 10.1089/ten.tec.2015.0128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vitamin K-dependent carboxylation of osteocalcin affects the efficacy of teriparatide (PTH1-34) for skeletal repair (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Shimizu, Masahiko Takahata, Yusuke Kameda, Hiroki Hamano, Teppei Ito, Hiromi Kimura-Suda, Masahiro Todoh, Shigeru Tadano, Norimasa Iwasaki
  • 雑誌名: Bone 巻: 64 ページ: 95-101
  • DOI: 10.1016/j.bone.2014.04.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chondroprotective effects of high-molecular-weight cross-linked hyaluronic acid in a rabbit knee osteoarthritis model (2014)
  • 著者名/発表者名: Sameh ELMORSY, Tadanao FUNAKOSHI, Fumio SASAZAWA, Masahiro TODOH, Shigeru TADANO, Norimasa IWASAKI
  • 雑誌名: Osteoarthritis and Cartilage 巻: 22 ページ: 121-127
  • 査読あり
• [学会発表] Observation of mechanical response of mineral and organic phases in bone tissue by Raman spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro TODOH, Shigeru TADANO
  • 学会等名: 12th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台国際センター（仙台市）
  • 年月日: 2015-10-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanical analysis of bone tissue as mineral and organic composite by Raman spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro TODOH, Shigeru TADANO
  • 学会等名: 2015 Summer Biomechanics, Bioengineering and Biotransport Conference
  • 発表場所: Cliff Lodge Conference Center（Snowbird, USA）
  • 年月日: 2015-06-17
  • 国際学会
• [学会発表] ラマン分光法による骨アパタイト/コラーゲンの力学挙動解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 日本機械学会第27回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター（新潟市）
  • 年月日: 2015-01-09 – 2015-01-10
• [学会発表] ラマン分光法による骨コラーゲン/アパタイト複合構造に基づく力学機能評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 第29回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 城山観光ホテル（鹿児島市）
  • 年月日: 2014-10-09 – 2014-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] Laser Raman phenomena of cortical bone under tensile loading (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Todoh, Shigeru Tadano
  • 学会等名: 4th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics
  • 発表場所: 志摩観光ホテルクラシック（志摩市）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-04
• [学会発表] 膝関節軟骨の圧縮負荷とラマンシフトの関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2014材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学金谷川キャンパス（福島市）
  • 年月日: 2014-07-18 – 2014-07-21
• [学会発表] Frictional and viscoelastic properties of joint cartilage by pendulum test (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Todoh, Shigeru Tadano, Norimasa Iwasaki
  • 学会等名: 7th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: Memorial Convention Center（Boston, USA）
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] ラマン分光法による関節軟骨の力学挙動解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 第34回日本骨形態計測学会
  • 発表場所: さっぽろ芸文館（札幌市）
  • 年月日: 2014-06-12 – 2014-06-14
• [学会発表] ラマン分光法による骨組織構成成分の力学応答解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 第37回日本バイオレオロジー学会年会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ（さいたま市）
  • 年月日: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [学会発表] ラマン分光解析による膝関節軟骨の力学挙動観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 日本機械学会第26回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパス（仙台市）
• [学会発表] Mechanical analysis of mineral and collagen phases in bone by Raman spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro TODOH, Shigeru TADANO
  • 学会等名: 15th International Conference on Biomedical Engineering
  • 発表場所: National University of Singapore (Singapore)
• [学会発表] 膝関節軟骨のラマン分光特性と圧縮負荷の関係 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学柳戸キャンパス（岐阜市）
• [学会発表] Raman spectroscopy for mechanical analysis of bone tissue (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro TODOH, Shigeru TADANO
  • 学会等名: 6th International Symposium on Interdisciplinary Research and Education on Medical Device Developments
  • 発表場所: 弘前大学（弘前市）
• [学会発表] 皮質骨のラマン分光現象と引張負荷の関係 (2013)
  • 著者名/発表者名: 門谷琢郎, 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山市）
• [学会発表] 振子法による膝関節軟骨の摩擦・粘弾性特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯岡秀歳, 東藤正浩, 但野茂, 岩崎倫政
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山市）
• [学会発表] Frictional and viscoelastic properties of joint cartilage by pendulum test (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro TODOH, Shigeru TADANO, Norimasa IWASAKI
  • 学会等名: The 7th Asian Pacific Conference on Biomechancis
  • 発表場所: KIST (Seoul, Korea)
• [学会発表] 生体骨のラマン散乱特性と負荷応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東藤正浩, 但野茂
  • 学会等名: 日本材料学会第62期学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）