Ag/ナノカーボンを用いた抗菌性スキャフォールドの開発と歯周組織再生効果

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06604
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 西田 絵利香 北海道大学, 大学病院, 医員 (50779882)
• 研究期間 (年度): 2016-08-26 – 2018-03-31
• キーワード: 歯周組織再生 / スキャフォールド / ナノカーボン / 酸化グラフェン / 抗菌性 / Ag / イングロース

研究実績の概要

本研究ではAg 担持型ナノカーボンスキャフォールドを創製し，歯周組織再生効果を実証することを目的としている．ナノカーボンとして再生医療分野での開発が期待されている酸化グラフェン（GO)を使用した．Ag担持型酸化グラフェン（日本触媒）を用いて，コラーゲンスキャフォールドをコーティングし，Ag-GOスキャフォールドを作製した．コラーゲンスキャフォールドとAgを担持していいないGOスキャフォールド，Ag-GOスキャフォールドの3群の比較評価を行い，in vitroではSEM観察・圧縮強度，細胞培養試験，細菌培養試験を行った．in vivoではラット背部皮下に埋入し，生体親和性を組織学的に評価した．
SEM観察の結果，スキャフォールドは一様にフィルムに覆われ，コーティング後もスキャフォールドは内部空間を維持し，圧縮強度測定ではGO,Ag-GOスキャフォールドで向上した．細胞増殖量はコーティング前後での変化はさほど認めなかったが，細菌培養ではAg-Goスキャフォールドで細菌増殖の抑制を示した．
また，ラットでの組織学的観察ではスキャフォールド周囲への炎症性細胞の浸潤も認めず，生体親和性は良好であった．コラーゲンスキャフォールドに比較してGO群でスキャフォールド内部へのイングロースを観察した．イングロース面積はAg-GOスキャフォールドで最も高い値であった．以上よりGOコーティングはスキャフォールドの特性を向上させ，Ag-GOスキャフォールドは抗菌性を発揮できる可能性が示唆された．

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

平成28年度の計画における，Ag-GOスキャフォールドを作製し，物性評価を行った．in vitroの細胞培養試験と細菌培養試験による抗菌性評価はおむね終了し，平成29年度ラット頭蓋骨への埋入及びビーグル犬での骨再生評価へ移行できる見込みである．

今後の研究の推進方策

平成28年度はおおむね計画通り推進できた．平成29年度はAg-GOスキャフォールドに含有されるAg量の定量試験の追加と，ラット頭蓋骨への埋入及びビーグル犬での骨再生への影響を評価する．

研究成果

• [雑誌論文] Dose effects of beta-tricalcium phosphate nanoparticles on biocompatibility and bone conductive ability of three-dimensional collagen scaffolds (2017)
  • 著者名/発表者名: S Murakami, H Miyaji, E Nishida, K Kawamoto, S Miyata, H Takita, T Akasaka, B Fugetsu, T Iwanaga, H Hongo, N Amizuka, T Sugaya, M Kawanami
  • 雑誌名: Dental Materials Journal 巻: 36 ページ: 573-583
  • DOI: doi:10.4012/dmj.2016-295
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Antimicrobial photodynamic activity and cytocompatibility of Au25(Capt)18 clusters photoexcited by blue LED light irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: S Miyata, H Miyaji, H Kawasaki, M Yamamoto, E Nishida, H Takita, T Akasaka, N Ushijima, T Iwanaga, T Sugaya
  • 雑誌名: International Journal Nanomedicine 巻: 12 ページ: 2703-2716
  • DOI: http://dx.doi.org/10.2147/IJN.S131602
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Collagen hydrogel scaffold and fibroblast growth factor-2 accelerate periodontal healing of class II furcation defects in dog (2016)
  • 著者名/発表者名: T Momose, H Miyaji, A Kato, K Ogawa, T Yoshida, E Nishida, S Murakami, Y Kosen, T Sugaya, M Kawanami
  • 雑誌名: The Open Dentistry Journal 巻: 10 ページ: 347-359
  • DOI: DOI: 10.2174/1874210601610010347
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] β-三リン酸カルシウムナノ粒子配合コラーゲンスキャフォールドのイヌ抜歯窩骨形成促進効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤昭人，宮治裕史，小川幸佑，百瀬赳人，西田絵利香，村上秀輔，吉田 崇，田中佐織，菅谷 勉，川浪雅光
  • 雑誌名: 日本歯科保存学会誌 巻: 59 ページ: 351-358
  • DOI: http://doi.org/10.11471/shikahozon.59.351
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modification of composite resin surface with carbon nanotubes enhances cell proliferation (2016)
  • 著者名/発表者名: S Tanaka, H Miyaji, E Nishida, K Inoue, S Miyata, A Kato, I Kanayama, S Murakami, K Kawamoto, B Fugetsu, T Tanaka, H Takita, T Iizuka, M Kawanami
  • 雑誌名: Nano Biomedicine 巻: 8 ページ: 27-34
  • DOI: http://doi.org/10.11344/nano.8.27
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Periodontal tissue engineering by nano beta-tricalcium phosphate scaffold and fibroblast growth factor-2 in one-wall infrabony defects of dogs (2016)
  • 著者名/発表者名: K Ogawa, H Miyaji, A Kato, Y Kosen, T Momose, T Yoshida, E Nishida, S Miyata, S Murakami, H Takita, B Fugetsu, T Sugaya, M Kawanami
  • 雑誌名: Journal of Periodontal Research 巻: 51 ページ: 758-767
  • DOI: DOI:10.1111/jre.12352
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] バイオミメティック法によるリン酸カルシウム成膜スキャフォールドの特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西田絵利香，宮治裕史，金本佑生実，A. Joseph NATHANAEL，中村真紀，大矢根綾子，村上秀輔，眞弓佳代子，加藤昭人，菅谷 勉
  • 学会等名: 第16回再生医療学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-07 – 2017-03-09
• [学会発表] バイオミメティック法によるリン酸カルシウム成膜スキャフォールドの生物学的特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金本佑生実，宮治裕史，西田絵利香，A. Joseph NATHANAEL，中村真紀，大矢根綾子，村上秀輔，眞弓佳代子，加藤昭人，菅谷 勉
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-11-21 – 2016-11-22
• [学会発表] 酸化グラフェンと近赤外線光を用いた光熱的抗菌治療法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長尾敬志，宮治裕史，西田絵利香，加藤昭人，菅谷 勉
  • 学会等名: 日本歯科保存学会2016年度秋季学術大会
  • 発表場所: キッセイ文化ホール（長野県松本市）
  • 年月日: 2016-10-27 – 2016-10-28
• [学会発表] レーザー援用バイオミメティック法によるレジン表面へのリン酸カルシウムの析出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西田絵利香，宮治裕史，A. Joseph NATHANAEL，中村真紀，大矢根綾子，田中佐織，田中 享，加藤昭人，菅谷 勉
  • 学会等名: 日本歯科保存学会2016年度秋季学術大会
  • 発表場所: キッセイ文化ホール（長野県松本市）
  • 年月日: 2016-10-27 – 2016-10-28
• [学会発表] 酸化グラフェンスキャフォールド埋植による歯周組織治癒促進効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川本康平，宮治裕史，加藤昭人，西田絵利香，小川幸佑，舘山彰人，降旗友和，宮田さほり，蔀 佳奈子，菅谷 勉
  • 学会等名: 第59回秋季日本歯周病学会学術大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-10-07 – 2016-10-08
• [備考] 歯周病再生治療研究グループ
  • URL: http://www.den.hokudai.ac.jp/hozon2/tissue-engineering.html