| 研究課題/領域番号 |
19H04462
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
上高原 理暢 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (80362854)
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| 研究分担者 |
池田 通 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (00211029)
奥田 貴俊 順天堂大学, 医学部, 准教授 (00348955)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 骨再生 / リン酸カルシウム / セメント / Masquelet法 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、引き続きこれまでに創製したリン酸カルシウムセメントの評価を行うとともに、さらに新規なリン酸カルシウムセメントの創製にも取り組んだ。骨再生能力が高いと期待されているカルシウム欠損水酸アパタイト（CDHA）からなる球状多孔質顆粒に、水との反応により水酸アパタイトを形成して硬化するリン酸カルシウム粉末を結合材として水溶液と混合してペーストとし、これを硬化させることで、硬化体の気孔率は約80％と高く、気孔構造としては1マイクロメートル程度の微細な気孔（ミクロ孔）と100マイクロメートル程度の比較的な大きな気孔（マクロ孔）を有することを明らかにしてきた。このセメントの硬化体について、我々の提案する改良型Masquelet法に基づいて、動物実験を実施し、セメントの生物学的評価と改良型Masquelet法の評価を実施している。
一方で、CDHAからなる球状多孔質顆粒を用いたセメントでは、結合材として水酸アパタイトが顆粒表面を覆ってしまい、顆粒を構成するCDHAが表面に露出しないことが骨再生に不利になる可能性が考えられた。そこで、骨再生能力の高いリン酸八カルシウム（OCP）により顆粒同士を結合するセメントを創製した。α-リン酸三カルシウム（α-TCP）球状多孔質顆粒をリン酸水素カルシウム二水和物（DCPD）粉末と混合したセメントを創製した。水で練和することで、α-TCPとDCPDが反応してOCPの形成により硬化するセメントが得られた。硬化体は、ミクロ孔とマクロ孔を有した多孔構造を有し、しかも表面に骨再生能力の高いOCPが析出していた。顆粒内部にはα-TCPが残存したが、α-TCPも生体吸収性が高く骨再生能力があることも報告されていることから、骨再生能力の高いセメントが得られていると期待されるので、このセメントについても引き続き評価を続けていく予定である。
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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
球状多孔質顆粒をセメントに組み込むことで、構成成分を骨再生の高い物質とするとともにセメントの微構造の制御に成功し、骨再生を促すと期待されるセメントの創製に成功している。細胞培養試験により、得られたセメントの硬化体が毒性を示さずに、骨形成のための細胞の足場となりうることを明らかにしている。さらに、動物実験において、改良型Masquelet法の評価を行っているところであり、その結果が出れば、材料開発も含め改良型Masquelet法の有用性についても明らかにできると期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
球状多孔質顆粒をセメントに組み込むことで、気孔構造を有する新規リン酸カルシウムセメントの創製方法を開発し、よりよい特性を示すセメントの改良を目指し、その微構造の制御や操作性の向上に取り組む。作製したリン酸カルシウムセメントについて、昨年度と同様に材料科学的評価と細胞適合性を評価する。さらに、動物実験において、作製したリン酸カルシウムセメントの改良型Masquelet法への適用性の評価を行い、本研究で開発したセメントおよび改良型Masquelet法の有用性について検証する。
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