| 研究課題/領域番号 |
18K19928
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
石川 邦夫 九州大学, 歯学研究院, 教授 (90202952)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| キーワード | 骨伝導性 / ポリエチレンテレフタレート / 水酸基 / リン酸基 |
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| 研究実績の概要 |
本挑戦的研究（萌芽）は高分子材料に骨伝導性（材料を骨内に埋植した場合に、骨が材料に結合する性質）を付与する研究であり、具体的にはポリエチレンテレフタレートに骨伝導性を付与する研究である。ポリエチレンテレフタレートは人工腱、人工靭帯として使用されているがポリエチレンテレフタレート自体には骨伝導性はない。そのため、人工腱はスクリューにより固定するが応力集中等による脱落が問題視されている。本研究はポリエチレンテレフタレートに骨伝導性を付与するものであり、本研究が達成された場合には外科学分野への大きな貢献が期待できる。
これまでに、ポリエチレンテレフタレート表面に水酸基を形成して、その水酸基を反応点としてリン酸基を付与することでポリエチレンテレフタレートに骨伝導性を付与できることを示した。一方で、リン酸基付与前の水酸基形成の方法をエステルの還元、加水分解等試していたが、ポリエチレンテレフタレート表面を加水分解した場合に、リン酸基を修飾したものよりも水酸基を形成したものの方が骨伝導性が高いということを昨年度までに新たに発見していた。
そこで、高い骨伝導性を付与したポリエチレンテレフタレートを実現するために、表面を分解する条件を検討して条件を最適化し、かつ、水酸基形成によりなぜ骨伝導性を付与できるメカニズムの解明を試みた。表面の分解により、カルボキシ基の付与、カルボキシ基、水酸基の付与に伴う表面の親水性の向上、さらに、分解手法によっては表面が粗面となっていることを見出した。また、培養細胞による評価では、表面の一部を加水分解することで細胞表面における骨芽細胞の活性化、および、石灰化が促進されることを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究者は脊椎ケージ等で使用されているポリエーテルエーテルケトンにリン酸基を付与することでポリエーテルエーテルケトンへの骨伝導性付与を実現しており、本申請においても人工腱、人工靭帯として用いられるポリエチレンテレフタレートにリン酸基を付与することで骨伝導性の付与を実現していた。一方で、表面に水酸基を形成する手法によってはリン酸基を付与した場合よりもさらに高い骨伝導性を付与できる可能性を見出したことから、リン酸基を付与する場合よりもさらに高い骨伝導性を実現することが期待できた。令和3年度は水酸基を形成する条件を最適化し、培養細胞レベルでの検討により1. 表面に水酸基だけでなくカルボキシ基を同時に形成、2. 表面の親水化、3. 表面性上の粗面化、を1回の処理で同時に達成する手法・条件を見出し、これらの要素がそれぞれ効果を高め合うことで高い骨伝導性を実現することを見出した。
令和3年度中に動物実験まで終了する予定ではあったが、COVID-19の影響による行動制限等で動物実験が実現できなかったことから、進捗はやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度はポリエチレンテレフタレートの骨伝導性を動物実験により評価する。具体的には、動物実験用にポリエチレンテレフタレートの両面に水酸基を形成したプレートを作成し、骨との結合強度および病理組織的な解析により高い骨伝導性を有するポリエチレンテレフタレートを実現する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19の発生に伴い、研究活動、学外者のキャンパス訪問、出張の可否、施設閉鎖、在宅勤務、ローテーションによる在学勤務者制限を含む行動指針を作成し、昨年度以降動物実験関連の実施が困難な状況となった。
令和4年度に動物実験の検討を実施する。
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