| 研究課題/領域番号 |
17K06067
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
片山 傅生 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70161065)
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| 研究分担者 |
森田 有亮 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80368141)
田中 和人 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (50303855)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ポリ乳酸 / アパタイト被覆 / スキャホールド / 骨再生 / マイクロファイバー / エレクトロスピニング |
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| 研究実績の概要 |
優れた組織応答および骨伝導性を有する骨再生用スキャホールドの作製を目的とし，アパタイト被覆PLLAファイバースキャホールドの開発を行った．
ファイバーの材料にPLLA，アパタイト析出の起点となる粒子に炭酸カルシウムを用いた．溶剤である1,3-dioxolaneおよび1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanolにPLLAと炭酸カルシウム粒子を溶解させた溶液をエレクトロスピニング装置により紡糸し，シート状のスキャホールドを作製した．炭酸カルシウム粒子の添加比率はPLLAに対して5/1および10/1とし，比較のため炭酸カルシウム粒子を添加しないスキャホールドを作製した．
擬似体液浸漬時にファイバーがアパタイトで早期に被覆されるように，擬似体液浸漬前に各スキャホールドを飽和塩化カルシウム溶液に室温で24時間浸漬させた．擬似体液としてハンクス平衡塩溶液（HBSS）に，各スキャホールドを37度で24時間浸漬させた．また，飽和塩化カルシウム溶液への浸漬がアパタイト析出に及ぼす影響を比較するため，HBSSにのみ浸漬させた各スキャホールドを準備した．
アパタイト被覆処理前後の各スキャホールドのSEM画像より，HBSSにのみ24時間浸漬させたスキャホールドには析出物は確認されなかったが，飽和塩化カルシウム溶液に浸漬後HBSSに浸漬させたスキャホールドでは析出物が確認された．EDSとFTIRにより析出物はアパタイトであることが確認された．また，飽和塩化カルシウム溶液に浸漬後HBSSに浸漬させた添加比率5/1のスキャホールドのEDSによる元素マッピングでは，ファイバー表面がアパタイトで被覆されていることが確認された．添加比率5/1は10/1に比べて炭酸カルシウム粒子間距離が短いため，ファイバー全体にアパタイトが分布したと考えられる．
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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
今年度の研究実施計画としては，カルシウム化合物粒子を添加したPLLAのエレクトロスピニング紡糸条件と，アパタイトを析出させるためのファイバー処理条件の探索であった．
カルシウム化合物粒子を添加したPLLAをエレクトロスピニングによりファイバー化する有機溶剤として1,3-dioxolaneおよび1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanolを選定し，最適な溶液濃度および粒子添加比率の選定を行った．また，カルシウム化合物として炭酸カルシウム粒子を添加したPLLAファイバーを飽和塩化カルシウム溶液に浸漬させることで，早期にPLLA表面にアパタイトを析出させることができ，PLLAと炭酸カルシウムの比率を5/1以下にすることでPLLAファイバー全体にアパタイトが分布することが確認された．
以上より，概ね順調に進展していると評価できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は，今年度に開発したPLLAをアパタイトで被覆する手法を発展させ，さらに表面を均質に被覆すること，アパタイトの析出量を早期に増加させることに取り組む．
PLLAファイバー径に対する炭酸カルシウムの粒子径の検討や，飽和カルシウム溶液への浸漬時間や処理温度の検討といったPLLAのアパタイト被覆により効果的な条件の詳細な探索を行う．また，今年度作製したスキャホールドはシート状であったが，細胞を播種することを想定し3次元構造を有するスキャホールドの作製にも取り組み，3次元構造を有する炭酸カルシウム粒子添加PLLAファイバースキャホールドにおけるアパタイト析出やアパタイト析出に伴うスキャホールドの機械的特性の評価を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
アパタイト被覆PLLAファイバーの紡糸装置として既存のエレクトロスピニング装置を大きく改良することなく使用でき，また炭酸カルシウム粒子添加条件やアパタイト析出条件について順調に条件探索が進んだため，当初予定していたスピニング装置の改良のための消耗品代や評価のための原材料費などが低く抑えられた．
使用計画として，さらに均一にアパタイトに被覆されたPLLAファイバーの作製技術の改善と，スキャホールドとしての細胞活性の向上に対する効果の検証に必要な装置改良費・材料費および培養・検査用試薬に使用する．
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