薬剤徐放性を有する機能性アパタイト材料の開発および硬組織再生への応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13771160
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松本 卓也 大阪大学, 大学院・歯学研究科, 助手 (40324793)
• キーワード: ハイドロキシアパタイト / コントロールリリース / タンパク質 / ペプチド / ドラッグデリバリー

研究概要

本研究ではHApの生体吸収性を検討すること、生体活性の高い物質(増殖因子など各種薬剤)の担体として利用すること、さらにはその物質の徐放を達成することを目的に研究を遂行した。
異なる温度で合成したHApを用いてその生体吸収性を検討したところ、HApの生体吸収性はその結晶性に大きく依存していることが明らかとなった。そこで、HAp合成時にアミノ酸を存在させ、アミノ酸存在量でその結晶性を制御することを試みた。その結果、酸性アミノ酸であるアスパラギン酸、グルタミン酸の存在によりHApの結晶性を有意に低下させることができ、また、その結晶性をアミノ酸含有量により制御できることが明らかとなった。
次にHApへのタンパク質吸着を試みた。これは生体活性に働く多くの因子がタンパク質であることからその担体としてのHApの有効性を検討するため行った実験である。この結果、タンパク質はHApに対して高い吸着性を示し、その吸着量はHAp表面積に依存すること、また、含浸させるタンパク質溶液濃度によりHApへのタンパク質吸着量を制御できることが明らかとなった。
上記実験により作成したタンパク質吸着HApを用いて異なるpH溶液中(pH=4.0,7.0)でのタンパク質放出挙動に関して検討を行った。その結果、pH4溶液に浸漬した群では時間経過とともにタンパク質の放出が確認され、その放出挙動は低結晶性のものほど顕著であった。対してpH7溶液に浸漬した群ではほとんどタンパク質の吸着が認められず、異なる結晶性でも変化は認められなかった。以上のことから、結晶性の異なるHApを用いることで生体内での吸収にともなうタンパク質放出を制御できることが示された。
また、この結晶性の異なるHApをコラーゲン膜に含有させたHAp・コラーゲン複合体膜を作成し、そのin vivoにおける生体吸収性を検討したところ、コラーゲン膜の代謝にともなうHApの放出さらにはHApの放出にともなうカルシウムイオンの溶出が確認され、膜添加材料としてタンパク質複合HApを入れた場合の有効性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] T.Matsumoto, M.Okazaki, Y.Hamada, J.Takahashi: "Crystallinity and solubility characteristics of hydroxyapatite adsorbed amino acid"Biomaterials. 23. 2241-2247 (2002)
• [文献書誌] T.Matsumoto, M.Okazaki, J.Takahashi: "Biodegradation of carbonate apatite / collagen composite membrane and its controlled release of carbonate apatite"Journal of Biomedical and Material Research. 60・4. 651-656 (2002)
• [文献書誌] T.Matsumoto, M.Inoue, Y.Hamada.J.Takahashi: "Surface-Modified Hydroxyapatite as Carrier for Drug Delivery System"Journal Dental Research. 80. 1116 (2001)
• [文献書誌] T.Matsurnoto, M.Okazaki, M.Inoue, J.Takahashi: "Low crystalline hydroxyapatite as the controlled release carrier of basic protein"Journal Dental Research. 81. A191 (2002)
• [文献書誌] T.Matsumoto, J.Takahashi: "Study on the relationship between crystallinity and bioabsorbability of hydroxyapatite particles"Dental Materials Transaction. 16. 229 (2002)