| 研究課題/領域番号 |
16K10846
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
田中 健之 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (00583121)
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| 研究分担者 |
石原 一彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90193341)
岡村 陽介 東海大学, 工学部, 准教授 (40365408)
高取 吉雄 東京大学, 医学部附属病院, 客員研究員 (40179461)
金野 智浩 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80371706)
矢野 文子 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (80529040)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 医療・福祉 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、独自技術である「薬剤坦持ナノシート」と「生体親和性ポリマーによるナノ表面処理」とを応用し、骨折に対する革新的な治療法を創出するための基礎検討を完成させることである。骨癒合の促進に加え、癒合不全（遷延治癒・偽関節）・感染という合併症を阻止することで、日常生活動作（activities of daily living：ADL）・生活の質（quality of life：QOL）の改善および健康寿命の延伸を目指す。今年度は、以下の検討を行った。
１．ナノシートの創出と物性の評価：助成期間後の実用化を速やかに行うため、既に医療材料として使用実績があり、安全性が確認されている高分子を候補材料としてナノシートを作製した。そして、１）適切な接着力を有するナノシートの膜厚を決定し、２）骨癒合部の形態変化を想定した伸縮に耐え得るナノシートの組成（伸び率100%以上）に絞り込みを行った。また、in vitro感染症モデルに上記のナノシート表面をMPC処理したもの用い、ナノシート表面の細菌付着・バイオフィルム形成抑制効果を検討した。
２．in vivo動物モデルを用いた治療効果の評価：申請者らが開発したマウス頭頂骨臨界骨欠損モデルを用い、ナノシートの骨再生誘導を検討した。この結果、ナノシートにおいて、骨形成が誘導されることを確認できた。
以上の結果は、「薬剤坦持ナノシート」と「生体親和性ポリマーによるナノ表面処理」の基盤技術を融合させた革新的な治療法を創出するための基礎検討を推進するための確信を得るに十分な結果であった。
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| 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
1. ナノシートの創出と物性の評価（28年度の達成度100%）：シリコン基板上にポリビニルアルコール(PVA)を塗布し犠牲膜とし、この上に医療材料に汎用されている各種高分子をスピンコートした。そして、純水中でPVA層を溶解させ、ナノシートを基板から剥離した。各組成に対して膜厚(100 nm以下)の異なる一連のナノシートを調製し、薄膜機械強度測定(弾性率・伸び率を測定)、並びに接着強度試験(スクラッチ試験)を実施して物性表をまとめ、この表を基に適切な接着力を有するナノシートの膜厚を決定し、骨癒合部の形態変化を想定した伸縮に耐え得るナノシートの組成(伸び率100%以上)に絞り込んだ。また、これらのシート表面をMPC処理し、in vitro感染症モデル（静置環境下）に用いて、MPC処理ナノシート表面では細菌付着・バイオフィルム形成が抑制されることを明らかにした。
2. in vivo動物モデルを用いた治療効果の評価（28年度の達成度100%）：今年度は、マウス頭頂骨臨界骨欠損モデルにナノシートを用い、骨再生誘導を検討した。マイクロCTによる骨再生の三次元画像評価、各種骨基質タンパク質に対する免疫染色などにより、ナノシートの群で骨再生が誘導されることが確認できた。当初の予定通り、29年度には骨形成因子を担持させたナノシートをもちいて検討を続ける予定である。また、次年度以降の検討に備え、マウス大腿骨難治性骨折モデルを確立した。
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| 今後の研究の推進方策 |
1. ナノシートの創出と物性の評価：骨形成性の薬剤を担持させたナノシートを創出する。薬剤の徐放を吸光度から計測し、最適な徐放速度に制御できるナノシートの膜厚、組成を決定する。薬剤については、必要に応じて単剤ではなく併用も検討する。また、MPC処理ナノシートについて、MPC層の抗生剤の徐放能を検討する。薬剤濃度、浸漬時間等をパラメーターとしてMPC層に抗生剤を坦持させ、PBS中への徐放を計測する。さらに、生体内を模した流動環境下におけるin vitro感染モデルにMPC処理ナノシートを用い、細菌付着・バイオフィルム形成効果を評価する。また、予め形成させたバイオフィルムに対して流動環境下で抗菌薬を作用させ、バイオフィルム形成抑制効果とこれに伴う抗生剤の抗菌作用を評価する。
2. in vivo動物モデルを用いた治療効果の評価：上記1.で創出した薬剤担持ナノシートをマウス頭頂骨臨界骨欠損モデルに用い、28年度の検討を継続する。また、28年度に確立したマウス大腿骨難治骨折モデルにナノシート、薬剤担持ナノシートを用い、骨再生誘導を検討する。さらに、マウス感染症モデルにナノシート、薬剤担持ナノシートを用い、ナノシートによる感染制御について検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた出張が新年度に延期されたため
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に生じた使用額は、28年度から変更になった出張に使用する予定である
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