コラーゲンを複合した天然型のヒドロキシアパタイト焼結体の人工骨の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06558119
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西原 克成 東京大学, 医学部(病), 講師 (10010323)
• 研究分担者: 広田 和士 科学技術庁, 無機材質科研究所, 主任研究員
• キーワード: アパタイト / コラーゲン / ヒアルロン酸 / 高圧低温焼結法 / 実験進化学 / 骨髄造血 / 生体力学

研究概要

平成7年度には、6年度で得られた成果(第32回日本人工臓器学会、東京 オリジナル賞1位受賞)を踏まえて、コラーゲンおよびヒアルロン酸を複合した高圧低温ヒドロキシアパタイト焼結体を、従来型の1200℃で焼結したアパタイトを対照として、成犬の筋肉内に移植し、3か月および6か月経過時にこれらを摘出した。標本を作製した後に、組織反応の観察を行った結果、有機物複合アパタイトと、従来型の無機質アパタイトの周囲に著明な白血球誘導が認められ、筋肉内において消化管の一部のごとくの細胞配列状態と細胞の分化誘導現象が見られた。この所見から、細胞レベルの消化という概念が導入された。一方、アパタイトは脊椎動物を定義する唯一の物質であり、この宗族の進化の各ステージを画然と分け隔てる臓器もまた、アパタイトがその構成の主体を成す器官(骨髄造血臓器と釘植歯)である。この観点から実験進化学として、このコラーゲン・アパタイト複合体を、進化の各ステージを代表する動物(哺乳類-イヌ、鳥類-ニワトリ、両棲類-アフリカツメガエル、軟骨魚類-サメ)の筋肉内に移植した。1、2、3、6か月経過時に摘出し、標本を作製してこれらの比較観察を行った。これらの結果を、従来型のアパタイトの筋肉内における組織反応と比較した結果、すべての例で著明な造血巣の誘導が観察された。
この事実は、進化が重力など力学現象を主導として起こっていることを示すもので、人工の生体材料を用いた基礎的生命科学研究において、画期的成果が得られた。これらのアパタイト複合体の階層性構造付与のための研究では、多孔体成型の試みを続け、漸く型が完成した段階である。この成型体を機械的手法で現在多孔化させている段階であり、完成次第で次のステップとして、成犬の皮下、筋肉、骨髄腔内、肋骨軟骨内に移植し生体反応を観察する。

研究成果

• [文献書誌] 西原克成: "ハイブリッドタイプの免疫器官 -人工骨髄造血巣の誘導-" 人工臓器. 24(1). 6 (1995)
• [文献書誌] 西原克成: "生体材料を用いた実験進化学手法の試み" 第17回日本バイオマテリアル学会大会予行集. 150 (1995)
• [文献書誌] 西原克成: "骨の生体力学特性の解明と人工歯根周囲骨の改造" 第40回日本口腔外科学会総会抄録集. 144 (1995)
• [文献書誌] K. Nishihara S. Nakagiri: "Biomechanical Investigation of Implant Failure in Bone-Bioceramics Juncture System" Materials in Clinical Applications. 491-502 (1995)
• [文献書誌] K. Nishihara K. Hirota: "Succesful Pressure Sintering of Hidroxyapatite-Collagen Composite" Materials in Clinicla Applications. 297-304 (1995)
• [文献書誌] K. Fujii K. Hirota Y. Suetsugu J. Tanaka S. R. Kim K. Nishihara: "Low-temperature Sintering of Apatite and Apatite-collagen Complex" Abstracts of Second International Syposium on Apatite. 41 (1995)
• [文献書誌] K. Nishihara: "What is the Viscerocranium from the Standopoint of Vertebrate Evolution?" J Oromax Biomech. 1(1). 73-78 (1995)
• [文献書誌] 西原克成: "顔の科学" 日本教文社, 185 (1996)