再生骨のための配向性制御アパタイトの創製

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14655259
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 馬越 佑吉 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029216)
• 研究分担者: 安田 弘行 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 講師 (60294021) ; 中野 貴由 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30243182)
• キーワード: アパタイト / 骨 / 再生 / 配向 / 骨再生 / 細胞接着性 / 自己組織化 / 再生足場

研究概要

生体骨を構成するアパタイト結晶(HAp)は、骨各部位に依存してその配向性が変化する。本研究では、骨再生の適正足場材料の探索を図ると共に、一軸配向性を示す尺骨に注目して、この骨再生のための足場材料の創製とこの足場材料を利用しての骨再生過程をアパタイト結晶のc-軸配向性に注目して評価した。カルシウム欠損アパタイト(DAp)粉末をα-TCPを加水分解することにより合成した。この加水分解時の溶液のPHを制御することにより、Ca/P比の制御が可能である。このDApのCa/P比は合成PHの増加に伴って増加した。このDAp粉末とHAp粉末複合体への骨類似層の形成速度は、Ca/P比の低下に伴って速くなり、また骨芽細胞様細胞の接着性も改善される。従って、その骨再生速度をDApのカルシウム欠損量により制御できることを明らかにした。また、焼成しコラーゲンを除いた一軸配向性アパタイト結晶を有する牛大腿骨を欠損部に埋め込み骨再生を図ると、足場材料を用いない場合に比して、その配向性の回復に顕著な効果が認められた。また、HAp焼結体を圧縮応力下で熱処理することにより、そのc-軸配向性を制御することが可能であることが明らかとなった。生体骨内でのアパタイト結晶の配向性はコラーゲン線維の配向と密接な関係がある。この配向性コラーゲンを利用し、自己組織化現象を利用してのコラーゲン・アパタイト複合体の創製とその石灰化機構を明らかにすると共に、この再生足場を利用しての骨再生過程を調べた。牛大腿骨を長軸および短軸方向に切断し、EDTA溶液に浸漬し、アパタイトを脱灰後、交互浸漬法により石灰化処理を行い、アパタイト結晶の配向性を調べたところ、残存するコラーゲン線維方向に依存して石灰化過程でのアパタイト結晶の配向性の制御が可能となった。この再生足場を用いれば、骨再生のデザインが可能であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] A.Ehara, K.Ogata, S.Imazato, S.Ebisu, T.Nakano, Y.Umakoshi: "Effect of α-TCP and TetCP on MC3T3-E1 proliferation, differentiation and mineralization"Biomaterials. 24[2]. 831-836 (2003)
• [文献書誌] Y.Hamada, K.Nokihara, M.Okazaki, W.Fujitani, T.Matsumoto, M.Matsuo, Y.Umakoshi: "Angiogenic activity of osteopontin-derived peptide SVVYGLR"Biochemical and Miophysical Research Communications. 310. 153-157 (2003)
• [文献書誌] 中野貴由, 土田裕基, 石本卓也, 藤谷渉, 馬越佑吉, 出口博史: "生体硬組織への結晶学的アプローチ"Boundary. 19[9]. 16-20 (2003)
• [文献書誌] H.Y.Yasuda, Y.Fujitani, Y.Umakoshi, Y.Sakka, F.Q.Tang, A.Takaoka: "Bone-like growth and adhesion of osteoblast-like cells on calcium-deficient hydroxyapatite synthesized at different pH"Materials Transactions. In press.