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2016 年度 実施状況報告書

混酸・加熱処理と選択的レーザー溶融法を応用した次世代骨誘導チタンメッシュの創成

研究課題

研究課題/領域番号 16K11712
研究機関大阪医科大学

研究代表者

植野 高章  大阪医科大学, 医学部, 教授 (60252996)

研究分担者 伊藤 雄一  大阪医科大学, 医学部, 非常勤医師 (10530701)
中島 世市郎  大阪医科大学, 医学部, 助教 (10720691)
山口 誠二  中部大学, 生命健康科学部, 助教 (50726198)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード骨再生 / 積層造形 / チタン人工骨 / 混酸・加熱処理
研究実績の概要

この課題では、生体に親和性の高いチタンを自由に造形できる積層造形法Selective Laser Melting法により自由造形を行ったチタン人工骨に生体活性処理を施し骨欠損部への埋め込み型の全く新しい骨再生技術を確立し、実用化するためにこの研究を行った。実施した内容は:SDラットの頭蓋骨骨欠損モデルを使用して人工的な骨欠損(円形 径7mm)を作製し、積層造形法で作製した純チタン性膜を作製し、下記の5つの処理を施し、生体活性チタン膜を作製し、メッシュ膜で骨欠損部を被覆しスクリュー固定を行い、1)NaOH加熱処理 (n=15) 2) NaOH・HCl・加熱処理 (n=15) 3) NaOH・CaCl2・加熱・温水 (n=15) 4) 混酸・加熱 (n=15) 5) 無処理 (n=15)埋植から、2、4、7週目に摘出し、マイクロCTを用いた画像解析、および非脱灰切片の組織学的観察を行い、骨形成の評価を行った。結果、混酸・加熱処理群でもっとも高い骨形成能が観察された(右図)。全群においてチタン膜周囲の炎症性反応、骨欠損部よりのチタン膜の逸脱など不具合は認めなかった。これらの結果から、造形純チタン人工骨においては混酸・混酸・加熱処理がもっとも高い骨形成能を示したことを証明した。この研究において1)造形チタンが高い生体親和性を持つこと、2)生体活性処理の種類による骨形成能の経時的変化をin vivoで解明した。これまでに生体内で造形チタンに化学処理を施し比較検証した報告はなく、きわめて新規性が高い結果である。さらに、この結果から、造形チタンに生体活性処理を施すことで生体適合性、強度、高い骨形成能が確認され、今後の造形チタン人工骨の実現にむけた貴重な成果を得ることができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

混酸・加熱処理による骨形成が、従来のチタン表面処理の骨形成能を大きく上回ることが証明できた。この結果、新規の人工骨開発への根拠が示せ、論文などの成果報告を早められる。
また積層造形チタンが、生体内で感染などの有害事象を引き起こさないことが明らかとなり、今後の臨床応用の礎となる成果が研究初期に確認できた。
この2つが大きな理由である。

今後の研究の推進方策

今後は、初期の2週間で混酸・加熱処理群が骨形成が促進された理由を組織学的手法を用いて解明する。特に、骨芽細胞、破骨細胞動態について、摘出組織の術後早期での細胞動態やアパタイトなどの結晶蓄積を観察し、早期骨形成の科学的根拠を探索する。平行して積層造形チタンの実際の骨欠損ぶへの適合状態などの確認を行う。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件)

  • [国際共同研究] University of California, Los Ageles/Surgaical ImplnatCenter(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of California, Los Ageles/Surgaical ImplnatCenter
  • [雑誌論文] Histological evaluation of alveolar bone ridge augmented with Platelet-rich Fibrin and Artificial Bone.2016

    • 著者名/発表者名
      1.Akihiro Sunano, Nozomu Fukui, Miwa Kanou, Yoshihiro Kimura, Yoichiro Nakajima, Yuichi Ito, Yasunori Ariyoshi, Haruhiko Terai, Peter K. Moy, Takaaki Ueno.
    • 雑誌名

      J Oral Tissue Engin

      巻: 14 ページ: 15-20

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Clinical analysis of surgical guide plate to provide bone suitability in mandibular reconstruction.2016

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Nakajima, Takaaki Ueno, Nahoko-Kato-Kogoe, Kayoko Yamamoto, NozomuFukui, Yoshifumi Suwa, Yoshihiro Kimura, Yuichi Ito, Yasuko Takahashi, Miwa Kanou, Haruhiko Terai, Tomoyuki Tano, Yasunori Ariyoshi.
    • 雑誌名

      J Oral Tissue Engin

      巻: 14 ページ: 51-58

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] インプラント埋入に最適な位置に遊離血管柄付き骨移植を行うための下顎骨再建法の工夫.2016

    • 著者名/発表者名
      中島世市郎、植野高章、寺井陽彦、木村吉宏、伊藤雄一. 2016/10/21-23.
    • 学会等名
      第23回日本歯科医学会総会.
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2016-10-21 – 2016-10-23
  • [学会発表] H2SO4/HCL(混酸・加熱)処理を施した造形チタンメッシュの骨形成能に関するX線学的・組織科学的検討.2016

    • 著者名/発表者名
      14.山本佳代子、伊藤雄一、小越菜保子、寺井陽彦、有吉靖則、山口誠二、辻極秀次、長塚仁、植野高章.
    • 学会等名
      第25回硬組織再生生物学会学術大会.
    • 発表場所
      日本大学歯学部
    • 年月日
      2016-08-19 – 2016-08-20

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公開日: 2018-01-16  

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