| 研究課題/領域番号 |
18500343
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
田中 茂雄 金沢大学, 自然計測応用研究センター, 助教授 (20262602)
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| 研究分担者 |
山越 憲一 金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (40014310)
北村 敬一郎 金沢大学, 医学系研究科, 助教授 (80283117)
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| キーワード | 再生工学 / 再生医療 / 骨 / 骨芽細胞 / 力学的刺激 / 生体力学 / 細胞 / 石灰化 |
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| 研究概要 |
平成18年度においては、近赤外光を用いた再生骨石灰化モニタリングシステムを提案・作製し、その有効性をラット骨芽細胞を三次元培養した再生骨を用いて確認した。その結果、本システムを用いて培養骨芽細胞の石灰化をモニタリングできることが確認できた。
1.石灰化度モニタリングシステムの構築
本石灰化度モニタリングシステムでは、再生骨を入れた培養ディッシュ直下に近赤外用のLED(850nm)とフォトダイオード(PD)を並べて設置する。LEDから照射された入射光は再生骨内で反射・散乱し、その光をPDで検出する。入射光強度Ioを増加させたときの反射・散乱光強度Iを検出し、Io-I曲線を求める。再生骨の石灰化度が高い場合はIo-I曲線の傾きは大きくなり、一方、石灰化度が低ければIo-I曲線の傾きは小さくなる。本システムの校正には、ハイドロキシアパタイトを人工的に沈着させたコラーゲンスポンジを用いた。この模擬試料の密度とIo-I曲線の傾きの関係を調べると、良好な正の線形相関が確認できた(r^2=0.896)。ここで得られた校正直線式を用いてIo-I曲線の傾きから再生骨の密度を求め、これを石灰化度の指標とした。
2.再生骨の石灰化モニタリング
作製した石灰化度モニタリングシステムの有効性についてコラーゲンスポンジ担体にラット幹細胞由来の骨芽細胞を三次元培養した再生骨を用いて検討した。骨芽細胞をスポンジへ播種後、培養1、3、7、14、21、28、35、42日目において本システムを用いて石灰化度の評価を行った。播種後3日目までは再生骨密度の増加は検出されなかったものの、その後、培養期間の増加とともに担体密度が増加するようすが確認できた。また、同時に行ったvon Kossa染色により評価された再生骨の石灰化度と本システムにより評価された石灰化度は良好に相関(r^2=0.798)していた。以上の結果より、本石灰化度モニタリングシステムの有用性が示された。
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