| 研究概要 |
変形性関節症等の発症の事前防止策の提案や再生軟骨の機能向上をめざして,軟骨細胞と細胞外マトリックスの相互関係に着目しながら軟骨組織としてのマクロレベルの解析と細胞を対象としたミクロレベルの解析とを対照実験とともに並行的に実施した.走査型共焦点レーザ顕微鏡蛍光計測により軟骨内部の軟骨細胞の3次元画像を再構成して,固液二相性理論に基づく有限要素解析を行った.とくに負荷後の軟骨内部液体の流動にともなう応力・ひずみ状態の経時的変化に着目した数値解析と蛍光可視化実測実験を行い,力学モデル化を提案し,非線形性を考慮しながら実態に迫りつつある.なお,軟骨の弾性率については,原子間力顕微鏡による押込み試験により,各種の軟骨試料について評価を行った.
また,サブミクロンオーダの位置精度と歩行周期レベルの高速荷重パターンを再現しうる共焦点レーザ顕微鏡据付型マイクロ力学試験機を開発した.本試験機により,生体内のダイナミックな力学環境を再現しながら内部構造を同時観察をすることが可能となり,応力のひずみ速度依存性や経時的ひずみ挙動の観察が可能となった.新規購入したレーザ光ピンセットマニピュレーションシステムでは,細胞への力学的操作を試みている.
また,軟骨細胞を3次元培養したアガロースゲル内に歩行時の下肢関節軟骨内部と同様の力学環境を再現するため,静水圧,せん断刺激,摩擦刺激などの力学刺激の手法を検討しつつある.軟骨細胞-アガロース複合体静置培養実験では,特定の細胞濃度条件下で剛性の向上が最大となる最適条件が得られた.そこでは,細胞外マトリックスのプロテオグリカンの産生を免疫染色により確認できた.
本研究では,関節軟骨の比較対照試験として,高含水性人工軟骨PVA(ポリビニルアルコール)ハイドロゲルの試験も試みている.
|
