ナノ制御されたミクロ表面構造インプラント

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15791139
• 研究機関: 東京歯科大学
• 研究代表者: 松坂 賢一 東京歯科大学, 歯学部, 講師 (70266568)
• キーワード: microgroove / multi-groove / in vitro / nano technology / osteocalcin / BMP / ALP / plasma spray

研究概要

1、2、5、10μmの幅と深さを持つmicrogrooveを付与した培養基質上で骨性細胞を培養し、走査型電子顕微鏡によりgrooveに沿って細胞を伸展させ、さらには細胞が産生した石灰化基質の沈着もgrooveに沿って沈着させられることが示された。透過型電子顕微鏡により、幅が1あるいは2μm上での細胞はridge上に接着し、focal contactあるいはfocal adhesionの形式をとって強く接着していた。さらに、microgroove上での骨性細胞の機能発現に関して骨関連タンパクのmRNAを検索すると有意な差は見られなかったが、その発現が増加する傾向にあることを突き止めた。この細胞動態を利用して二重構造(断面に幅が100μmの台形をしたgroove内に幅2μmのmicrogrooveを付与)を有する基質(multi-groove)を作成し、in vitroでの三次元的な骨組織構築を目的として、同基質上で骨性細胞を培養した。microgrooveにより細胞の伸展方向と石灰化基質の沈着方向を制御し、台形のgrooveにより石灰化基質の三次元的形態の形成が認められた。
生体内に材料を埋入すると非特異的な細胞が先ず接着し、異物の処理機転が働くが、骨組織に対する材料には最初に接着する細胞が骨原性細胞であることが望ましい。骨性細胞に分化誘導するタンパクであるBMPを材料表面に固定することにより非特異的な細胞を目的とする部に目的とする細胞を誘導することが可能となる。培養基質にプラズマ表面改質装置を用いた後にBMP含有PBSを2時間留置した。その結果、8ng/cm^2量のBMPが固定され、同培養基質上での骨性細胞の培養実験で、有意にALPの活性が上昇し、骨関連タンパクであるオステオカルシンのmRNAの発現も増加した。

研究成果

• [文献書誌] K.Matsuzaka, et al.: "The effect of poly-l-lactic acid with parallel surface micro groove on osteoblast-like cells in vitro"Biomaterials. 20. 1293-1301 (1999)
• [文献書誌] K.Matsuzaka, et al.: "Effect of microgrooved poly-l-lactic (PLA) surfaces on proliferation, cytoskeletal organization, and mineralized matrix formation of rat bone marrow cells"Clin.Oral Implant Res.. 11. 325-333 (2000)
• [文献書誌] R.Mabuchi, et al.: "Cell proliferation and cell death in periodontal ligaments during orthodontic tooth movement"J.Periodontl.Res.. 37. 118-124 (2002)
• [文献書誌] M.Yoshinari, et al.: "Bone response to calcium phosphate-coated and bisphosphonate-immobilized titanium implant"Biomaterials. 23. 2879-2885 (2002)
• [文献書誌] K.Matsuzaka, et al.: "The attachment and growth behavior of osteoblast-like cells on microtextured surfaces"Biomaterials. 24. 2711-2719 (2003)
• [文献書誌] K.Matsuzaka, et al.: "Effects of multi-grooved surfaces on osteoblast-like cells in vitro : scanning electron microscopic observation and mRNA expression of osteopontin and osteocalcin"J.Biomedical Materials Res.. 68. 227-234 (2004)