高機能人工骨の創製

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20240043
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鄭 雄一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30345053)
• 研究分担者: 酒井 崇匡 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (70456151)
• キーワード: 生体材料 / トランスレーショナル・リサーチ / 再生医学 / 生理活性

研究概要

1.リン酸カルシウム造形法の研究
【オーダーメード型人工骨】
世界で初めて焼結なしに直接インプラントできる強度を持つ人工骨創製に成功しているが、造形精度を左右する硬化液の組成を検討してコンドロイチン硫酸ナトリウム4%、コハク酸ニナトリウムーコハク酸12%、生理食塩水84%pH5が最適であるごとを見いだした。操作性に関しては、下顎骨のような長い人工骨での分割を検討した。ANSYSによる強度解析を用いて最大変位量を求めたところ、分割しない場合0.05mmに対して、2分割した場合は、0.03mmとなり、分割した方が強度が高くなることが確認された。分解吸収性に関しては、マクロ連通孔を1から5本まで作成してANSYSによる強度解析を行ったところ、連通孔を増やすと連通孔にかかる応力集中が軽減されることが確認された。
【テトラポッド型微小人工骨】
α-TCP粉体を射出成形後に焼結して、高さ1mmのテトラポッド型微小人工骨を量産することに成功しいるが、レオメーターによる破壊荷重試験によりTCPのみでは0.56±0.03Nなのに対し、リン酸八カルシウム化表面処理により3.45±0.41Nと約7倍強度が高まることが確認された。分解吸収性に関しては、焼成温度を700度とすることで、組成を分解吸収性が高いαTCP100%とすることができた。
2.生理活性物質の同定と付与方法の研究
【バイオセンサーによる骨形成性生理活性物質同定と作用機序の分子生物学的解析】バイオセンサーにより同定したシグナルのうち、ヘッジホッグシグナルに着目し、その詳細な分子作用機序を明らかにした。【リン酸カルシウムに付与する際の最適な送達制御法の解明】リン酸カルシウムの強力な担持力を調節する物質として、セリン及びトレハロースが適していることを見いだした。リン酸カルシウムとこれらの物質の混合物の示査走査熱量測定、フーリエ変換赤外分光、X線光電子分光を行い、分子間に水素結合だあるととを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Design and fabrication of a high-strength hydrogel with ideally homogeneous network struc (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakai T, Matsunaga T, Yamamoto Y, Ito C, Yoshida R, Sasaki N, Suzuki S, Shibavama M, Chung U
  • 雑誌名: Macromolecules 41 ページ: 5379-5384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical application of artificial bone in the maxillofacial region. (2008)
  • 著者名/発表者名: Saijo H, Chung U, Igawa K, Mori Y, Chikazu D, Iino M, Takato T
  • 雑誌名: J Artif Organs 11 ページ: 171-176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of high-throughput screening system for osteogenic drugs using a cell-based (2008)
  • 著者名/発表者名: Hojo H, Igawa K, Ohba S, Yano F, Nakajima K, Komiyama Y, Ikeda T, Lichtler AC, Woo J-T, Yonezawa T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 376 ページ: 375-379
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Parathyroid Hormone Gene Therapy using 0C31 Integrase. (2008)
  • 著者名/発表者名: Lee S, Hong SW, Choi HS, Lee LY, Nam C, Rhee Y, Chung UI, Lim SK
  • 雑誌名: Endocr J 55 ページ: 1033-1041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pivotal role of Bcl-2 family proteins in the regulation of chondrocyte apoptosis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Oshima Y, Akiyama T, Hikita A, Iwasawa M, Nagase Y, Nakamura M, Wakevama H. Kawamura N, Ikeda T
  • 雑誌名: J Biol Chem 283 ページ: 26499-26508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kruppel-like factor 5 causes cartilage degradation through transactivation of matrix metallci (2008)
  • 著者名/発表者名: Shinoda Y, Ogata N, Higashikawa A, Manabe I, Shindo T, Yamada T, Kugimiva F, Ikeda T. Kawamura N.
  • 雑誌名: J Biol Chem 283 ページ: 24682-24689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphorylation of GSK-3 β by cyclic GMP-dependent protein kinase II promotes chondrc (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki Y, Kugimiya F, Chikuda H, Kamekura S, Ikeda T, Kawamura N, Saito T, Shinoda Y, Higashikawa A.
  • 雑誌名: J Clin Invest 118 ページ: 2506-2515
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of Angiogenesis Through Stabilization of Hypoxia-inducible Factor-1 by Silen (2008)
  • 著者名/発表者名: Wu S, Nishiyama N, Kano MR, Monshita Y, Miyazono K, Itaka K, Chung UI. Kataoka K
  • 雑誌名: Mol Ther 16 ページ: 1227-1234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patchedl haploinsufficiency increases adult bone mass and modulates Gli3 repressor activi (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohba S, Kawaguchi H, Kugimiya F, Ogasawara T, Kawamura N, Saito T, Ikeda T, Fujii K, Mivajima T.
  • 雑誌名: Dev Cell 14 ページ: 689-699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the Runx2 promoter in osseous and non-osseous cells and identification of HIF2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Tamiya H, Ikeda T, Jung JH, Saito T, Jung YK, Kawaguchi H, Ohba S, Chung UT. and Choi JY
  • 雑誌名: Gene 416 ページ: 53-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of microsomal prostaglandin E synthase I deficiency with impaired fracture hear (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamakawa K, Kamekura S, Kawamura N, Saegusa M, Kamei D, Murakami M. Kudo I. Uematsu S.
  • 雑誌名: Arthritis Rheum 58 ページ: 172-183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Icariin induce osteoblastic differentiation in vitro by a BMP and runx2 pathway (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhao J, Shinkai M, Ohba S, Chung U, Nagamune T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 369 ページ: 444-448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scaffolds for skeletal regeneration. (2008)
  • 著者名/発表者名: Chung U
  • 雑誌名: NanoBiotechnology (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an osteoblast cell-based 3D continuous perfusion microfluidic system for d (2008)
  • 著者名/発表者名: Jang K, Sato K, Igawa K, Chung U, Kitamori T
  • 雑誌名: Analytical Bioanalytical Chemistry 390 ページ: 825-832
  • 査読あり
• [学会発表] 新規低分子化合物チエノインダゾール誘導俸はRunx1とSox trioを介して永久軟骨再生を誘導する (2008)
  • 著者名/発表者名: 矢野文子、池田敏之、斎藤琢、緒方直史、木村文子、竹田秀、中村耕三、高戸毅、川口浩、鄭雄一
  • 学会等名: 第26回日本骨代謝学会
  • 発表場所: 大阪、日本
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] A novel small thienoindazole-derivative compound promotes chondrogenic differentiation without inducing hypertrophy through production of Runxl (2008)
  • 著者名/発表者名: F. Yano, T. Ikeda, T. Saito, N. Ogata, K. Nakamura, T. Takato, H. Kawaguchi. U. Chune
  • 学会等名: The Osteoarthritis Research Society International World Congress on Osteoarthritis
  • 発表場所: ローマ、イタリア
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] 均一構造を有するtetra-PEGゲルの構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 酒井崇匡、松永拓郎、吉田亮、柴山充弘、鄭雄一
  • 学会等名: 第19回高分子ゲル研究討論会
  • 発表場所: 東京、日本
  • 年月日: 2008-01-15
• [図書] 生体材料:セラミック三次元材料 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井川和代、鄭雄一
  • 総ページ数: 108-114
  • 出版者: 日刊工業新聞社
• [備考]
  • URL: http://www.tetrapod.tu.tokyo.ac.jp
• [産業財産権] カルシウムイオン溶出を制御した人工骨材料 (2008)
  • 発明者名: 鄭雄一、上野洋史、井川禾日代、山本健一
  • 権利者名: 鄭雄一、上野洋史、井川禾日代、山本健一
  • 産業財産権番号: 特願2008-174025
  • 出願年月日: 2008-07-02