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2019 年度 実績報告書

特異な「直交性骨配向化現象」の解明と骨配向化を自在に制御可能な新規生体材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 17H04955
研究機関大阪大学

研究代表者

松垣 あいら  大阪大学, 工学研究科, 特任講師(常勤) (10592529)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード骨配向性 / 骨芽細胞 / アパタイト / 細胞配列 / 直交配向 / 接着斑
研究実績の概要

研究代表者は、材料工学に細胞生物学を導入することで、「骨配向性」が骨芽細胞配列度合いに応じて決定されることを初めて見出した。本研究課題では、材料工学をベースにして初めて見出された、材料表面形状に応じて発現する「直交性骨配向化」機構解明とその原理に基づく生体材料創製に取り組み、具体的には、以下の実績を得た。
(i) 直交性骨配向化を決定する表面形状閾値(ナノメートルオーダー)を同定し、材料表面形状に応じて接着斑形状・サイズが変化することで、骨基質配向化方向が決定される分子機序を解明した。
(ii)平行・直交の二つの異なる基質配向化の決定には、Tspan11遺伝子発現が関与することを見出した。
(iii)レーザ照射による金属材料表面への微細周期構造形成のための制御パラメータ(レーザ波長・パルス幅等)の最適化により、接着斑形状・サイズの制御が可能であり、ひいては直交・垂直の骨基質配向化を自在を制御することが可能である。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Control of crystallographic orientation by metal additive manufacturing process of β-type Ti alloys based on the bone tissue anisotropy2020

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Nakano, Takuya Ishimoto, Aira Matsugaki, Koji Hagihara, Yuichiro Koizumi and Ryosuke Ozasa
    • 雑誌名

      Proceedings of The 14th World Conference on Titanium

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective patterning of netrin-1 as a novel guiding cue for anisotropic dendrogenesis in osteocytes2019

    • 著者名/発表者名
      Aira Matsugaki, Daisuke Yamazaki, Takayoshi Nakano
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering C

      巻: 108 ページ: 110391

    • DOI

      10.1016/j.msec.2019.110391

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unique arrangement of bone matrix orthogonal to osteoblast alignment controlled by Tspan11-mediated focal adhesion assembly2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Nakanishi, Aira Matsugaki, Kosuke Kawahara, Takafumi Ninomiya, Hiroshi Sawada, Takayoshi Nakano
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 209 ページ: 103-110

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2019.04.016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生体骨における自己組織化現象と代替材料への応用2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら, 中野貴由
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 70 ページ: 44-49

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 表面形状による細胞・骨配向化制御~ナノ配向溝による特異な直交性骨配向化現象~2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら, 中野貴由
    • 雑誌名

      バイオマテリアル-生体材料-

      巻: 37 ページ: 270-271

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 応力による骨のリモデリング―骨配向性と骨再生を促す表面形態2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら, 中野貴由
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 580 ページ: 56-59

    • 査読あり
  • [学会発表] 材料表面微細周期構造形成による骨芽細胞および骨基質配向化2020

    • 著者名/発表者名
      竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期講演大会
  • [学会発表] 材料表面形状による間葉系幹細胞制御2020

    • 著者名/発表者名
      若林誠、松垣あいら、孫世海、木村恒太、中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期講演大会
  • [学会発表] Control of crystallographic orientation by metal additive manufacturing process of beta-type Ti alloys based on the bone tissue anisotropy2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, T. Ishimoto, A. Matsugaki, K. Hagihara, Y. Koizumi and R. Ozasa
    • 学会等名
      The 14th Conference on Titanium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオマテリアルによる細胞・骨配向化制御2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら、中野貴由
    • 学会等名
      第37回骨代謝学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 微細周期構造に依存した骨芽細胞および骨基質配向化挙動2019

    • 著者名/発表者名
      竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期講演大会
  • [備考] 中野研究室HP

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/

  • [産業財産権] インプラント2019

    • 発明者名
      中野貴由、松垣あいら、沢田博司、川原公介
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-236174

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公開日: 2021-01-27  

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