研究課題/領域番号 |
19K12746
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研究機関 | 北海道大学 |
研究代表者 |
近藤 英司 北海道大学, 大学病院, 教授 (60374724)
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研究分担者 |
安田 和則 北海道大学, 医学研究院, 名誉教授 (20166507)
柚木 俊二 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部バイオ応用技術グループ, 主任研究員 (20399398)
王 磊 北海道大学, 医学研究院, 助教 (70637975)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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キーワード | コラーゲン / ゲル / 線維束 / 適応制御 |
研究実績の概要 |
本研究の目的は、生体内の異なる生物学的および物理的環境(関節内・外、生理的負荷・除負荷)における、線維径の異なる一軸配向化合成コラーゲン線維束(合成腱マトリクス)の再構築現象を、日本白色家兎の凍結解凍処理腱(天然腱マトリクス)のそれと比較することにより、その適応制御機序を解明することである。平成31年度は、高靱性一軸配向化合成コラーゲン線維束の作製を行った。先行研究にて、線維配向性、連続形成性および形状・サイズ可変性を有する独自の配向コラーゲン線維の作製に成功したが、線維間の間隙が少なく細胞浸潤しないことが問題であった。そこで細胞浸潤し得る一軸配向化合成コラーゲン線維束を作製した。280 mMの塩化ナトリウムを含むリン酸ナトリウムbufferに溶解したブタ由来アテロコラーゲン(2.5%)を、38℃の中性リン酸bufferの中のstainless cylinder (長さ52 mm, 径2.0 mm)を通して2.5 mm/sの速度で剪断力を与えながら持続的に射出し、EDCを用いた架橋後に乾燥させた。次に直径300 micrometerの紐状コラーゲンゲル4本にてねじり紐を作製し、内径2 mmのシリコンゴムチューブに包埋し再度湿潤化させた。最後に-80℃ディープフリーザーに静置し、一方向性凍結法(Yunoki et al. Materials Letters 2006)を応用し、細胞浸潤チャネルを付与した。凍結乾燥および熱架橋を行い3次元化一軸配向化合成コラーゲン線維束を作製した。SEMによる横断面の観察では、人工腱全体にMacroおよびMicroporeが形成されており、fiber構造が観察された。湿潤状態における引っ張り試験では、Tensile strength 0.3-0.5MPa、Young’s modulus 2-3MPaであった。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高靱性一軸配向化合成コラーゲン線維束の作製に成功した。
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今後の研究の推進方策 |
(1)移植実験1 実験には家兎36羽を用いる。日本白色家兎の右膝蓋腱の中央1/3を採取し、生理的および除負荷の環境下において内径比率の異なる2種類の階層化した配向化合成コラーゲン束を移植する。左膝では凍結解凍処理膝蓋腱を移植して比較対照とする。術後3、6、12週で屠殺し、7羽を生体力学的および組織学的評価へ、5羽をPCR解析に供する。 (2)移植実験2 実験には家兎36羽を用いる。日本白色家兎の前十字靱帯再建モデルを用い、生理的および除負荷の環境下において内径比率の異なる2種類の階層化した配向化合成コラーゲン束を移植する。左膝では凍結解凍処理膝蓋腱を移植して比較対照とする。術後3、6、12週で屠殺し、実験1と同様方法で7羽を生体力学的および組織学的評価へ、5羽をPCR解析に供する。
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次年度使用額が生じた理由 |
(理由) 勤務先の予算で既に購入・保有していた消耗品(コラーゲン等)を消費期限の観点から優先的に使用した結果、2019年度内の物品購入に喫緊の必要性が生じなかった。研究打ち合わせのための宿泊付き出張を計画していたが、コロナウィルスの影響により都外への渡航自粛の要請が出たため、実施できなかった。このため旅費の執行ができなかった。 (使用計画) 消耗品在庫が無くなったため、本研究の材料を作製するためのコラーゲン原料を速やかに購入する(2020年5月)材料作製実験に必要なピペット類の購入を速やかに行う(2020年5月)
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