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2012 年度 実績報告書

骨ミネラリゼーションプロセスの解明と硬組織構築

計画研究

研究領域超高速バイオアセンブラ
研究課題/領域番号 23106010
研究機関東北大学

研究代表者

鈴木 治  東北大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (60374948)

研究分担者 穴田 貴久  東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (30398466)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワード石灰化 / 骨 / 骨芽細胞 / 細胞システム
研究実績の概要

H24年度は、人工合成ミネラルと天然高分子との複合体を種々の条件で作製し,骨再生能の最適化を図った.また,OCPと骨芽細胞の相互作用・細胞応答性を評価することができる培養デバイスの設計,試作を行った.また,三次元細胞塊への酸素供給が可能な培養デバイスの設計,作製,評価を行った.
1) 種々の粒子径を有する人工合成ミネラル(OCP)顆粒を調製し,コラーゲンと複合化することでOCP/コラーゲン複合体を作製し、骨再生能をラット頭蓋冠規格化骨欠損(直径9 mm)にインプラントすることで比較検討した.顆粒径が小さい複合体の方がOCPの吸収性が早く,骨再生率が高いことがわかった.
2) 前年度の合成ミネラルと細胞の相互作用解析デバイスに改良を加え、より精密にOCPと細胞の配列、集積を可能とする培養デバイスを開発した.OCPを遠心力により所定の位置へ定量的に配置し,細胞を誘電泳動により固定位置を調節,この原理により結晶と細胞間の距離を制御できた.細胞がOCP結晶から受ける影響を検討している.
3) サイズの均一な球状細胞組織体(スフェロイド)を簡便に形成させることができ,さらに安定に酸素を供給することができる培養デバイスを設計・作製した.酸素供給の影響を検討するために酸素消費量が高い肝癌細胞株HepG2を培養チップに播種して検討を行った.このデバイスにより培地内酸素濃度の低下が抑制され,細胞増殖の促進,肝機能マーカータンパク質(アルブミン)産生が長期維持されることがわかった.開発した培養デバイスは生体外三次元組織体形成に有用であることが示された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成24年度は研究の基盤となる人工合成ミネラルの開発,足場マトリクス材料の性能評価,H23年度に試作した培養デバイスの改良,および三次元細胞塊作製デバイスの開発を実施した.計画に準じた進め方とほぼ予想した結果が得られていることから概ね順調に進展していると評価できた.

今後の研究の推進方策

培養デバイスの改良により設定するパラメータ(結晶の量および細胞と結晶の距離)の定量的な制御ができるようになった.結晶への細胞応答性をシグナル伝達レベルで解明していくために領域内の班間および公募班間との連携を加速し確実な成果となるように務める.またin vitroで得られる結果とin vivoの生体反応の相関性の解析を推進する.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Granule size-dependent bone regenerative capacity of octacalcium phosphate in collagen matrix.2012

    • 著者名/発表者名
      Tanuma Y, Anada T, Honda Y, Kawai T, Kamakura S, Echigo S, Suzuki O
    • 雑誌名

      Tissue Eng Part A

      巻: 18 ページ: 546-557

    • DOI

      10.1089/ten.TEA.2011.0349

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of an octacalcium phosphate co-precipitated gelatin composite.2012

    • 著者名/発表者名
      Handa T, Anada T, Honda Y, Yamazaki H, Kobayashi K, Kanda N, Kamakura S, Echigo S, Suzuki O
    • 雑誌名

      Acta Biomater

      巻: 8 ページ: 1190-1200

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2011.12.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An oxygen-permeable spheroid culture system for the prevention of central hypoxia and necrosis of spheroids.2012

    • 著者名/発表者名
      Anada T, Fukuda J, Sai Y, Suzuki O
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 33 ページ: 8430-8441

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2012.08.040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A microfabricated platform to form three-dimensional toroidal multicellular aggregate.2012

    • 著者名/発表者名
      Masuda T, Takei N, Nakano T, Anada T, Suzuki O, Arai F
    • 雑誌名

      Biomed Microdevices

      巻: 14 ページ: 1085-1093

    • DOI

      10.1007/s10544-012-9713-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative study on in vitro biocompatibility of synthetic octacalcium phosphate and calcium phosphate ceramics used clinically.2012

    • 著者名/発表者名
      Morimoto S, Anada T, Honda Y, Suzuki O
    • 雑誌名

      Biomed Mater

      巻: 7 ページ: 024020 (1-8)

    • DOI

      dx.doi.org/10.1088/1748-6041/7/4/045020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomechanical evaluation of amorphous calcium phosphate coated TNTZimplants prepared using a radiofrequency magnetron sputtering system.2012

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi N, Tu R, Uzuka R, Anada T, Narushima T, Goto T, Niinomi M, Sasaki K, Suzuki O
    • 雑誌名

      Mater Trans

      巻: 53 ページ: 1343-1348

    • 査読あり
  • [学会発表] 骨再生材料リン酸オクタカルシウムの骨芽細胞分化誘導におけるシグナル解析.2013

    • 著者名/発表者名
      西川竜平,穴田貴久,鈴木治
    • 学会等名
      第12回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2013-03-21 – 2013-03-23
  • [学会発表] 酸素透過性三次元細胞培養器による骨芽細胞培養.2013

    • 著者名/発表者名
      加茂谷拓央,穴田貴久,山本照子,鈴木治
    • 学会等名
      第12回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2013-03-21 – 2013-03-23
  • [学会発表] バイオセラミックスのポテンシャル -材料の科学と生体修復機能-.2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木 治
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012 -特別講演-
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-11-26 – 2012-11-26
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞アセンブリとバイオマテリアル.2012

    • 著者名/発表者名
      穴田貴久,鈴木治
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012-シンポジウム“超高速バイオアセンブラ”-
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-11-26 – 2012-11-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Signal passway analysis with differentiation markers in osteoblasts stimulated by synthetic analog to bone mineral.2012

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa R, Anada T, Suzuki O.
    • 学会等名
      The 23rd Annual Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS)
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2012-11-06 – 2012-11-07
  • [学会発表] Cortical bone tissue response of injectable octacalcium phosphate-hyaluronic acid complexes2012

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K, Anada T, Honda Y, Kishimoto K.N, Miyatake N, Hosaka M, Imaizumi H, Itoi E, Suzuki O.
    • 学会等名
      Bioceramics 24
    • 発表場所
      Kyushu University, Fukuoka
    • 年月日
      2012-10-22 – 2012-10-22
  • [学会発表] 3次元担体に対する定量的メカニカルストレス負荷装置の開発.2012

    • 著者名/発表者名
      山田雅一,益田泰輔,穴田貴久,本田義知,山本照子,鈴木治
    • 学会等名
      平成24年度秋期第60回日本歯科理工学会学術講演会
    • 発表場所
      九州大学(福岡)
    • 年月日
      2012-10-13 – 2012-10-13
  • [学会発表] TNTZ 製インプラントの有効性とRF マグネトロンスパッタリングによる表面改質の効果に関する検討.2012

    • 著者名/発表者名
      白石成,成島尚之,後藤孝,新家光雄,鈴木治,佐々木啓一
    • 学会等名
      平成24年度秋期第60回日本歯科理工学会学術講演会
    • 発表場所
      九州大学(福岡)
    • 年月日
      2012-10-13 – 2012-10-13
  • [学会発表] 骨形成材料固定化培養チップを用いたバイオミネラリゼーション制御.2012

    • 著者名/発表者名
      益田泰輔,佐藤康平,大脇浩史,穴田貴久,鈴木 治,新井史人
    • 学会等名
      第30回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2012-09-17 – 2012-09-20
  • [学会発表] Crystal growth of octacalcium phosphate with gelatin molecule and bone regenerative property of the composite2012

    • 著者名/発表者名
      O. Suzuki, T. Anada, Y. Honda, T. Handa, H. Yamazaki, Y. kato, S. Kamakura, S. Echigo
    • 学会等名
      9th World Biomaterials Congress (WBC), -Symposium: Chemistry and biological relevance in hydroxyapatite and its precursors: from chemistry to biomaterial application-
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 年月日
      2012-06-03 – 2012-06-03
    • 招待講演
  • [学会発表] リン酸オクタカルシウム(OCP)の骨伝導能に及ぼす加熱脱水の影響.2012

    • 著者名/発表者名
      新谷聡,穴田貴久,本田義知,川井忠,島内英俊,鈴木治
    • 学会等名
      平成24年度秋期第59回日本歯科理工学会学術講演会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2012-04-14 – 2012-04-15
  • [図書] バイオマテリアル-生体材料 30-4,「アパタイト前駆体の結晶化プロセスと生体反応:化学研究の進歩とバイオマテリアルへの応用」2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木 治
    • 総ページ数
      222-225
    • 出版者
      日本医学館
  • [備考] 東北大学大学院歯学研究科 顎口腔機能創建学分野 HP

    • URL

      http://www.cfe.dent.tohoku.ac.jp

  • [産業財産権] 骨再生材料2012

    • 発明者名
      鈴木治,穴田貴久,塩飽由香利,本田義知,佐々木啓一,森元慎二
    • 権利者名
      東北大学,ニプロ㈱
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-186995
    • 出願年月日
      2012-08-27

URL: 

公開日: 2018-02-02  

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