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2018 年度 実績報告書

分子運動性超分子の異方性スキャホールドによる歯根の安定保持可能な歯周組織の再生

研究課題

研究課題/領域番号 16H01852
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

由井 伸彦  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (70182665)

研究分担者 山口 聰  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 非常勤講師 (00280628)
有坂 慶紀  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (70590115)
井関 祥子  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (80251544)
田村 篤志  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (80631150)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワードポリロタキサン / 分子運動性 / スキャホールド / 歯根膜細胞
研究実績の概要

ポリロタキサンは多数の環状分子を線状高分子が貫通した超分子構造体であり、その構造特性として環状分子が線状高分子鎖に沿って運動する分子運動性が期待される。これまでにこのポリロタキサンを被膜した表面の分子運動性調節によって間葉系幹細胞や線維芽細胞、血管内皮細胞、骨芽細胞、肝臓細胞の細胞機能操作に成功している。そこで本研究課題では硬組織と軟組織とから構成される歯周組織の再生を目的として、分子可動性を賦与した3次元ポリロタキサン細胞接着足場を構築するとともに、生体内における複合組織の再生基盤技術の確立に取り組む。平成30年度は、骨再生に有利なアテロコラーゲンと歯肉組織の再生速度を調節し得るポリロタキサンゲルを組み合わせた新たなゲルを設計および作製した。このゲルは、片方の面にポリロタキサンゲル、もう一方の面にアテロコラーゲンゲルを配しており、ポリロタキサンゲルとアテロコラーゲンゲルとの界面を相互侵入網目(IPN)化することで2種類の異なるゲルを連結させた構造をもつ。具体的な作製方法として、はじめにα-シクロデキストリンの空洞部を貫通したポリエチレングリコール鎖の両末端をビニルベンジル基で封鎖した後、α-シクロデキストリン部位にメチル基を導入しポリロタキサン架橋剤を合成した。その際、α-シクロデキストリンの仕込み量によって、α-シクロデキストリン貫通数を調節した。任意の濃度に調整したポリロタキサン架橋剤およびアクリルアミドの水溶液をアテロコラーゲンゲル上に展開し、境界面を膨潤させた後、ラジカル重合を行うことによってポリロタキサン/アテロコラーゲンゲルを作製した。現在、このゲルのそれぞれの面における線維芽細胞の細胞接着性・伸展性・増殖性を評価している。

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

骨再生を促すアテロコラーゲンゲルと歯肉再生を調節し得るポリロタキサンゲルを組み合わせた相互侵入網目構造ゲルを細胞接着足場として作製することに成功した。また次年度にむけてモデル動物やヒト歯周組織由来細胞の準備などもすすめており、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

現在、歯周組織の一部を外科的に切除したモデルマウスの作製をすすめている。同時に、ヒト歯周組織由来間葉系幹細胞の採取および培養を行っている。今年度は、それらの動物や細胞を用いてポリロタキサン/アテロコラーゲンゲルが歯周組織再生に与える効果について評価を行う。ポリロタキサンの分子可動性が歯肉細胞の再生速度に与える影響についても、細胞形態、増殖速度、産生タンパク質の観点から評価を行う予定である。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Sulfonated Polyrotaxane Surfaces with Basic Fibroblast Growth Factor Alter the Osteogenic Potential of Human Mesenchymal Stem Cells in Short-Term Culture2019

    • 著者名/発表者名
      Rajendran Arun Kumar、Arisaka Yoshinori、Iseki Sachiko、Yui Nobuhiko
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 5 ページ: 5652~5659

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.8b01343

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stimulation of Microvascular Networks on Sulfonated Polyrotaxane Surfaces with Immobilized Vascular Endothelial Growth Factor2019

    • 著者名/発表者名
      Hyodo Katsuya、Arisaka Yoshinori、Yamaguchi Satoshi、Yoda Tetsuya、Yui Nobuhiko
    • 雑誌名

      Macromolecular Bioscience

      巻: 19 ページ: 1800346~1800346

    • DOI

      10.1002/mabi.201800346

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Engineering molecularly mobile polyrotaxane surfaces with heparin‐binding EGF‐like growth factors for improving hepatocyte functions2019

    • 著者名/発表者名
      Arisaka Yoshinori、Yui Nobuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      巻: 107 ページ: 1080~1085

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36646

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polyrotaxane-based biointerfaces with dynamic biomaterial functions2019

    • 著者名/発表者名
      Arisaka Yoshinori、Yui Nobuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 7 ページ: 2123~2129

    • DOI

      10.1039/C9TB00256A

  • [雑誌論文] Surface-Restructuring Differences between Polyrotaxanes and Random Copolymers in Aqueous Environment2018

    • 著者名/発表者名
      Ge Aimin、Qiao Lin、Seo Ji-Hun、Yui Nobuhiko、Ye Shen
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 ページ: 12463~12470

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b02676

    • 査読あり
  • [雑誌論文] pH-Responsive Coacervate Droplets Formed from Acid-Labile Methylated Polyrotaxanes as an Injectable Protein Carrier2018

    • 著者名/発表者名
      Nishida Kei、Tamura Atsushi、Yui Nobuhiko
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 19 ページ: 2238~2247

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.8b00301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced cellular uptake and osteogenic differentiation efficiency of melatonin by inclusion complexation with 2-hydroxypropyl β-cyclodextrin2018

    • 著者名/発表者名
      Terauchi Masahiko、Tamura Atsushi、Yamaguchi Satoshi、Yui Nobuhiko
    • 雑誌名

      International Journal of Pharmaceutics

      巻: 547 ページ: 53~60

    • DOI

      10.1016/j.ijpharm.2018.05.063

    • 査読あり
  • [学会発表] Emergence of supramolecular biomaterials using polyrotaxane frames2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Yui
    • 学会等名
      2018 Fall Meeting of The Korean Society for Biomaterials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cellular and tissue modulation via exploiting molecularly movable polyrotaxane surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Yui, Ji Hun Seo, Atsushi Tamura, Yoshinori Arisaka
    • 学会等名
      International Conferences on Modern Materials & Technologies 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecularly mobile surfaces with heparin-binding proteins for improving functions of hepatocyte-derived cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Arisaka, Nobuhiko Yui
    • 学会等名
      The 2018 MRS Fall Meeting & Exhibi
    • 国際学会
  • [学会発表] Inclusion complexation of melatonin with 2-hydroxypropyl β-cyclodextrin for enhancing osteogenic differentiation2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Terauchi, Atsushi Tamura, Nobuhiko Yui, Satoshi Yamaguchi
    • 学会等名
      13th Asian Congress on Oral & Maxillofacial Surgery
    • 国際学会
  • [学会発表] Supermolecule-based culture substrates with tethered BMP-2 enhance osteogenic differentiation2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Arisaka,Nobuhiko Yui
    • 学会等名
      2018 TERMIS World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of sulfonated polyrotaxane surfaces to activate vascular endothelial cells2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Hyodo,Yoshinori Arisaka,Satoshi Yamaguchi,Nobuhiko Yui
    • 学会等名
      2018 TERMIS World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic biointerfaces based on sulfonated polyrotaxanes for enhancing osteogenic differentiation2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Arisaka, Nobuhiko Yui
    • 学会等名
      Society For Biomaterials 2018 Annual Meeting and Exposition
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械的連結様式を有する超分子によるバイオマテリアル機能の創発-次世代バイオマテリアル設計に賭けた四半世紀の研究戦略-.2018

    • 著者名/発表者名
      由井伸彦
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械的連結様式の超分子によるバイオマテリアル機能の創発: 悠久なる研究と悠然たる教育を目指した四半世紀を振り返って.2018

    • 著者名/発表者名
      由井伸彦
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 中四国ブロック第6回講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 肝臓細胞機能を向上させるための硫酸化ポリロタキサン表面の設計2018

    • 著者名/発表者名
      有坂慶紀, 由井伸彦
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] 歯槽骨再生を目指した硫酸化ポリロタキサン/骨形成因子複合体の骨誘導能評価2018

    • 著者名/発表者名
      寺内正彦, 田村篤志, 山口聰, 由井伸彦
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] ポリロタキサンの分子可動性調節と成長因子導入による血管ネットワーク形成の促進2018

    • 著者名/発表者名
      兵頭克弥, 有坂慶紀, 山口聰, 依田哲也, 由井伸彦.
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] Polyrotaxane surfaces for regulating osteogenic differentiation2018

    • 著者名/発表者名
      Rajendran ArunKumar, 有坂慶紀, 由井伸彦, 井関祥子
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] 血管内皮細胞のネットワーク化を亢進するポリロタキサン表面の構築2018

    • 著者名/発表者名
      兵頭克弥, 有坂慶紀, 山口聰, 由井伸彦
    • 学会等名
      第47回医用高分子シンポジウム
  • [学会発表] 骨形成を促進する硫酸化ポリロタキサン/BMP-2 複合体による頭蓋骨欠損モデルの再生2018

    • 著者名/発表者名
      寺内正彦, 田村篤志, 山口聰, 由井伸彦
    • 学会等名
      第47回医用高分子シンポジウム
  • [学会発表] ポリロタキサンの分子運動性を利用した骨分化制御2018

    • 著者名/発表者名
      Rajendran Arun Kumar, 有坂慶紀, 由井伸彦, 井関祥子
    • 学会等名
      第39回日本炎症・再生医学会
  • [学会発表] 硫酸化ポリロタキサン基材を用いた血管内皮細胞増殖因子の表面導入2018

    • 著者名/発表者名
      有坂慶紀、兵頭克弥、山口聰、由井伸彦
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会

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公開日: 2019-12-27  

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