ナノTiO2粒子に骨形成促進誘導能を付与した人工骨補填材の創製

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18996
• 研究機関: 松本歯科大学
• 研究代表者: 洞澤 功子 松本歯科大学, 歯学部, 講師 (20165567)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• キーワード: 骨補填材 / TiO2ナノ粉末 / 複合材料 / Fibrinogen / Chitosan

研究実績の概要

本研究の目的は、ナノTiO2粒子に骨形成促進を図るための誘導因子を付与して複合材料とした、新しい人工骨補填材を開発することである。材料開発の遂行計画においては、４つのプロセスに分け、ワンステップずつ進めて行く予定である。その開発プロセス１は、ナノTiO2粒子のアナターゼ、ルチル、ブロッカイトの３タイプの結晶形から骨芽細胞の培養によって、最も優れたものを選択することであった。しかし骨芽細胞の培養に先立ち行った３タイプの結晶形の物性試験において得られた知見から、１タイプの結晶形を選択するのではなく、３タイプの内から２タイプを選択して、あるいは３タイプすべてを混合することが有用であることが分かってきた。混合する割合等について決定するためには、骨芽細胞の培養を行う前に、もう少し物性試験を繰り返す必要がある。特に溶液に溶解した際の物性試験が重要であることが分かっている。３タイプの結晶は、溶液中での挙動がそれぞれ異なる。また、それは溶液によっても異なり、それぞれが様々な挙動を示す。
一般に細胞培養においてナノ粉末は貪食作用によって細胞内に取り込まれてしまうため、良好な結果を得られない。そこでナノ粉末を用いた細胞培養では、工夫が必要であった。しかしナノTiO2粒子を用いた本研究においては、そうした工夫を行わなくても、従来の方法にて骨芽細胞の培養が可能であることも、物性試験から示唆された。これらの得られた知見の裏着けとして、骨芽細胞の培養へ研究を進める。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

ナノTiO2粒子の物性の検討によって有用な新しい知見は得られているが、その物性の検討に時間が掛かり、未だ細胞培養に研究を進めていないため新しい骨補填材の開発としては遅れている。

今後の研究の推進方策

当初の実験計画の開発プロセス１においては、優れた結晶形を選択する予定であったが、現在までに得られた研究実績から３タイプの内から２タイプを選択して、あるいは３タイプすべてを混合することとする。その際の複数の結晶形の混合の割合は、物性試験から大まかに決めることができそうである。また開発プロセス２においてFibrinogenのコーティングであったが、それも細胞培養の前にコーティングして物性の検討を行う予定である。また開発プロセス３のChitosanについても同様で、細胞培養に先立ちコーティングし物性を検討する。物性試験にてある程度複合材料としての形が整った後、骨芽細胞の培養に研究を進める予定に計画を変更した。開発プロセス４については、当初の研究計画に沿って行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初の研究計画よりもTiO2の物性の検討に時間を要し、最も経費が掛かる細胞培養にまで至っていないために未使用額が生じた。平成３０年度には新計画に沿って使用して行く予定である。