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2016 年度 実施状況報告書

生分解性マグネシウム合金メッシュによる次世代型顎骨再建法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K11305
研究機関東北大学

研究代表者

高橋 哲  東北大学, 歯学研究科, 教授 (60226850)

研究分担者 山内 健介  東北大学, 歯学研究科, 講師 (10364150)
清水 良央  東北大学, 歯学研究科, 助教 (30302152)
向井 敏司  神戸大学, 先端融合研究環, 教授 (40254429)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード生分解性 / マグネシウム合金 / 機械的特性 / 分解特性試験 / 細胞毒性 / 生体安全性 / 水素
研究実績の概要

本研究は、金属生材料のもつ生体遺残の問題と、非金属性材料で生分解性の材料のもつ力学的強度の問題点を解消すべく、生分解性マグネシウム合金によるメッシュを開発し、それを用いて吸収性を兼ね備えた材料による次世代型の顎骨再建方法を開発するというのが目的である。マグネシウムは生分解金属材料であることが知られており、これをメッシュ状に加工し、3点曲げ試験、引っ張り試験、ガイド曲げ試験により、良好な機械的特性を持った生分解性マグネシウムメッシュの開発に成功した。次にin vitroでの分解特性試験を行い、疑似体液および培養液を用いて分解特性を調べ、この点においても良好な分解特性を持ったメッシュ合金の試作およびそのメッシュ加工に成功した。本材料はin vitroの細胞毒性試験においても線維芽細胞のMTT assayを用いた実験で毒性ま認められなかった。さらにin vivoにおいてラットの背部皮下移植を行い、その生体安全性と生体挙動に試験を行い、生体安全性試験を行い、分解時に水素が発生することが確認され、皮下への埋入の条件を変えて、水素が発生する形状等について実験を重ね、その水素発生を最小限に抑えるところまでは確認ができた。現在はメッシュ加工をする際に、そのメッシュの大きさと形状を変えることでより水素の発生が少なくなりうるか、研究を貸させている所である。また一方ではメッシュ以外のマグネシウムピンの臨床応用に向けても同様の実験を勧めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

材料の機械的特性や、in vitroでの分解特性試験は満足できるものであるが、in vivoの生分解性においては分解途中で水素が発生することが問題となった。水素発生が多量に置きた場合、臨床上でも非常に大きな問題となるため水素発生を抑えるため、マグネシウム合金の組成の変更、形状の変更、埋入条件の変更を行い、水素発生をできるだけ抑えることが可能になりつつある。したがって今後は本マグネシウム合金メッシュを用い、ラットの頭頂部に骨欠損をつくり、自家骨および骨補填材(リン酸オクタカルシウム等)をもちい、マグネシウム合金メッシュを用いた骨造成術を行い、in vivoでの骨再生の実験を行う予定である。

今後の研究の推進方策

上記のように生分解性マグネシウム合金メッシュを用いたin vivoの骨再生実験を推進している。その後ラットでの実験と平行し、イヌの頭頂骨など大型動物を用いたin vivoでの骨再生実験を行い、臨床応用の可能性を模索する。ここで問題になるのは分解過程で発生する水素の問題である。現在メッシュ以外に生分解型マグネシウム合金ピンを開発しており、ピンの形状を小さくすることで、水素の発生が最小限になることを確認している。したがってメッシュで生体安全性が十分に担保できない可能性が生じた場合、計画を若干変更し、マグネシウム合金ピンと吸収性コラーゲンメンブレンを用いた骨再生実験を行う。本実験が成功すれば、金属を除去することなく、生分解型マグネシウム合金による顎骨再建方法の臨床応用におおいに近づくものと考えている。

次年度使用額が生じた理由

ウサギ頭蓋を用いた骨膜下でのMg性吸収性ピンを使用した実験計画で実験を行っているが、Mgピンがハンドメイドであり、作製のための時間と費用を必要とするため。また、使用するウサギへの埋入期間も12か月、6か月、3か月と長期での実験計画であるため次年度までのウサギの購入費・飼育費が必要であるため。

次年度使用額の使用計画

ウサギの頭蓋骨膜下に直径6mmの骨欠損をトレフィンバーにて作成。採取した骨を反対側の皮質骨上へ吸収性Mgピンにて固定。12か月、6か月、3か月後に屠殺を行い、Ti群と比較を行う。屠殺後は樹脂包埋標本およびμCTを用いて周囲の骨形成量を計測。また、吸収したMgの体積を計測する。次年度の費用はMgや生体材料および臨床応用に関する国内外への学会への参加費用へ使用する。また、標本の作製や染色にかかわる薬品の購入を行う。実験動物の購入を行う。撮影したCTの解析ソフトの購入費用に使用する予定である。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 10件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Characterization of partially hydrolyzed OCP crystals deposited in a gelatin matrix as a scaffold for bone tissue engineering.2016

    • 著者名/発表者名
      Ezoe Y, Anada T, Yamazaki H, Handa T, Kobayashi K, Takahashi T, Suzuki O
    • 雑誌名

      J Nanopart Res

      巻: 17 ページ: 127

    • DOI

      10.1007/s11051-015-2864-1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A strategy against the osteonecrosis of the jaw associated with nitrogen-containing bisphosphonate (N-BPs): attempts to replace N-BPs wth the non-N-BP etidronate2016

    • 著者名/発表者名
      Oizumi T, Yamaguchi K, Sato K, Okada S, Suzuki H, Funayama H, Mori S, Nagasaka H, Tsuchiya M, Hagiwara W, Itoi E, Sugawara S, Takahashi T, Endo Y:
    • 雑誌名

      Biol Pharm Bull

      巻: 39 ページ: 1549-54

    • DOI

      10.1248/bpb.b16-00041

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Implantation of octacalcium phosphate collagen composites (OCP/Col) after extraction of canine deciduous teeth achieved undisturbed permanent tooth eruption.2016

    • 著者名/発表者名
      Kanda N, Matsui K, Kawai T, Edamatsu H, Tanuma Y, Suzuki O, Takahashi T, Kamakura S.
    • 雑誌名

      Arch Oral Biol.

      巻: 72 ページ: 179-186

    • DOI

      10.1016/j.archoralbio.2016.08.027.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] imed-release system for periosteal expansion osteogenesis using NiTi mesh and absorbable material in the rabbit calvaria.2016

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi K, Nogami S, Martinez-de la Cruz G, Hirayama B, Shimizu Y, Kumamoto H, Lethaus B, Kessler P, Takahashi T.
    • 雑誌名

      J Craniomaxillofac Surg

      巻: 44 ページ: 1366-1372

    • DOI

      10.1016/j.jcms.2016.06.015.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Risk factors related to aggressive condylar resorption after orthognathic surgery for females: retrospective study.2016

    • 著者名/発表者名
      Nogami S, Yamauchi K, Satomi N, Yamaguchi Y, Yokota S, Abe Y, Takahashi T.
    • 雑誌名

      Cranio.

      巻: 30 ページ: 1-0

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Clinical evaluations of autologous fibrin glue and polyglycolic acid sheets as oral surgical wound coverings after partial glossectomy.2016

    • 著者名/発表者名
      Kouketsu A, Nogami S, Fujiwara M, Mori S, Yamauchi K, Hashimoto W, Miyashita H, Kurihara J, Kawai T, Higuchi K, Takahashi T.
    • 雑誌名

      J Craniomaxillofac Surg.

      巻: 44 ページ: 964-968

    • DOI

      10.1016/j.jcms.2016.05.022.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tooth-bone CAD/CAM surgical guide for genioplasty.2016

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi K, Yamaguchi Y, Katoh H, Takahashi T.
    • 雑誌名

      Br J Oral Maxillofac Surg.

      巻: 54 ページ: 1134-1135

    • DOI

      10.1016/j.bjoms.2016.03.012.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Implant Vertical Fractures Provoked by Laboratory Procedures: A Finite Element Analysis Inspired from Clinical Cases.2016

    • 著者名/発表者名
      Takeshita K, Toia M, Jinno Y, Sumi T, Takahashi T, Halldin A, Jimbo R.
    • 雑誌名

      Implant Dent.

      巻: 25 ページ: 361-366

    • DOI

      10.1097/ID.0000000000000392.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Removal of dental implant displaced into maxillary sinus by combination of endoscopically assisted and bone repositioning techniques: a case report.2016

    • 著者名/発表者名
      Nogami S, Yamauchi K, Tanuma Y, Odashima K, Matsui A, Tanaka K, Takahashi T.
    • 雑誌名

      J Med Case Rep.

      巻: 10 ページ: 1

    • DOI

      10.1186/s13256-015-0787-1.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of human papillomavirus infection in oral squamous cell carcinoma: a cohort study of Japanese patients.2016

    • 著者名/発表者名
      Kouketsu A, Sato I, Abe S, Oikawa M, Shimizu Y, Takahashi T, Kumamoto H.
    • 雑誌名

      J Oral Pathol Med.

      巻: 45 ページ: 565-572

    • DOI

      10.1111/jop.12416.

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] インプラント埋入前手術2016

    • 著者名/発表者名
      髙橋 哲
    • 学会等名
      第61回公益社団法人日本口腔外科学会総会シンポジウム
    • 発表場所
      幕張、千葉
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Progressive Condylar Resorption: Its Etiology, Diagnosis, and Risk Factors2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsu Takahashi
    • 学会等名
      12th Asian Congress on Oral and Maxillofacial Surgery
    • 発表場所
      Manila, Philippines
    • 年月日
      2016-11-09 – 2016-11-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Timed-release system for periosteal expansion osteogenesis using NiTi mesh and absorbable material in the rabbit calvaria.2016

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi K, Nogami S, Shimizu Y, Takahashi T
    • 学会等名
      23th Congress of the European Association for Cranio Maxillo-Facial Surgery
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Bone regeneration of the jaws by octacalcium phosphate (OCP) and collagen composite.2016

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Kawai, Shinji Kamakura, Osamu Suzuki, Tetsu Takahashi,
    • 学会等名
      2016 DGMKG Congress
    • 発表場所
      Hamburg, Germany
    • 年月日
      2016-06-03 – 2016-06-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] カスタムメイド型チタンメッシュプレートによる下顎骨再建症例の術前後軟組織評価2016

    • 著者名/発表者名
      山内健介、高橋 哲
    • 学会等名
      第33回日本顎顔面補綴学会総会・学術大会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-06-02 – 2016-06-04
  • [学会発表] Alveolar bone augmentation using titanium mesh: Indications and Limitations2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsu Takahashi
    • 学会等名
      16th Pan-Pacific Implant Society (PPIS)
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2016-04-09 – 2016-04-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Affinity of octacalcium phosphate collagen composite for titanium dental implants2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kawai, K. Matsui, Y. Ezoe, F. Kajii, O. Suzuki, T. Takahashi, S. Kamakura
    • 学会等名
      23rd International Conference on Oral and Maxillfacial Surgery (Hong Kong)
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2016-04-01 – 2016-04-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bony reconstruction of the jaws using octacalcium phosphate (OCP) and collagen composite2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsu Takahashi
    • 学会等名
      23rd International Conference on Oral and Maxillfacial Surgery (Hong Kong)
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2016-04-01 – 2016-04-01
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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