ナノ欠陥構造による生体活性の発現とその制御

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20500413
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 相澤 守 明治大学, 理工学部, 教授 (10255713)
• 連携研究者: 松本 守雄 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (40209656)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 水酸アパタイト / 欠陥構造 / 透過型電子顕微鏡 / 骨芽細胞 / 生体活性

研究概要

骨や歯に存在する生物学的アパタイトは、Caの他にMgやNa,Kなどの種々のミネラルを含んでおり、その結晶構造中に多くのナノレベルの欠陥を持っている。本研究では、ナノ欠陥構造と生物学的アパタイトの生体活性との関連性を明らかにするため、モデル材料として骨ミネラルを含んだ水酸アパタイトセラミックス(bone HApセラミックス)を作製した。そのナノ構造を高分解能透過型電子顕微鏡により観察したところ、骨ミネラルを含まない純粋なHApセラミックスよりも欠陥や歪みをより多く含んでいることを明らかにした。さらに、ラット由来の骨芽細胞をbone HApおよび純粋なHApセラミックス上に播種し、骨芽細胞の生体活性(分化レベル)を調べた結果、ナノ欠陥構造をもつbone HApは純粋なHApよりも高い活性を持つことが分かった。このbone HApセラミックスは次世代の人工骨として期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Cell proliferation, morphology and differentiation of Transgenic-cloned pig calvarial osteoblasts on the silicon-substituted hydorxyapatite ceramics fabricated viaultrasonic spray-pyrolysis technique (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Honda, K.Kikushima, T.Konishi, M.Mizumoto, H.Matsunari, H.Nagashima, M.Aizawa
  • 雑誌名: J.Aust.Ceram.Soc 47 ページ: 37-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical composition and ultrastructure of apatite ceramics including bone minerals (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Miki, T.Fujino, Y.Yasutomi, T.Fukazawa, H.Yoshimura , M.Aizawa
  • 雑誌名: Archives of BioCeramics Research 10 ページ: 141-144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of biocompatible apatite sheets with various Ca/Pratios and carbonate ion contents for mouse osteoblastic cell culture and their evaluation (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Ueno, T.J.Fujimi, I.Okada, M.Aizawa
  • 雑誌名: J.Aust.Ceram.Soc 46 ページ: 14-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topographical analyses of proliferation and differentiation of osteoblasts in micro- and macro pores of apatite-fiber scaffold (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Honda, T.Fujimi, S.Izumi, K.Izawa, M.Aizawa, H.Morisue, T.Tsuchiya, N.Kanzawa
  • 雑誌名: J.Biomed.Mater.Res. : Part A 94A ページ: 937-944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Silicon-substituted hydroxyapatite powders Prepared by ultrasonic spray-pyrolysis technique (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kikushima, H.Yoshihisa, M.Aizawa
  • 雑誌名: Bioceramics 22 ページ: 79-82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of chelate-setting cement using apatite powder including bone minerals and its property (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Fujii, T.Fujino, S.Sato, K.Oribe, M.Aizawa
  • 雑誌名: Bioceramics 22 ページ: 875-878
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of chelate-setting cements from silicon-substituted apatite powder prepared by ultrasonic spray-pyrolysis technique and its property (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kikushima, K.Oribe, M.Aizawa
  • 雑誌名: Archives of BioCeramics Research 9 ページ: 331-334
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo bone formation using three-dimensional scaffolds developed from a single crystal apatite fiber (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Morisue, M.Matsumoto, K.Chiba, H.Matsumoto, Y.Toyama, M.Aizawa, N.Kanzawa, T.J.Fujimi, H.Uchida, I.Okada
  • 雑誌名: J.Biomed.Mater.Res.A 90A ページ: 811-818
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオセラミックスルネッサンス-次世代バイオセラミックスの二つの潮流- (2009)
  • 著者名/発表者名: 相澤守
  • 雑誌名: バイオマテリアル 27 ページ: 73-74
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural observation of calcium-deficient single crystal apatite fibers and phase changes during heating (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Taki, H.Yoshimura, M.Aizawa
  • 雑誌名: Key Engineer.Mater ページ: 361-363, 147-150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microenvironment of apatite-fiber scaffolda ffects cell proliferation and resulting cell differentiation (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Honda, S.Izumi, N.Kanzawa, T.Tsuchiya, M.Aizawa
  • 雑誌名: Key Engineer.Mater ページ: 361-363, 1075-1078
  • 査読あり
• [学会発表] クサビラオレンジ蛍光遺伝子を導入したブタを用いた二極化した細孔構造を備えたβ-リン酸三カルシウム多孔体のin vivo 評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 重光勇介・本田みちよ・水本みのり・松成ひとみ・竹内靖浩・長嶋比呂志・相澤守
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2011年年会
  • 発表場所: 静岡大学(浜松キャンパス)、日本セラミックス協会
  • 年月日: 20110316-20110318
• [学会発表] クサビラオレンジブタ脛骨埋入による高強度化アパタイトファイバースキャフォルドの生体適合性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鴈本拓也・島田愛生・安冨由美子・本田みちよ・水本みのり・松成ひとみ・竹内靖浩・長嶋比呂志・相澤守
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2011年年会
  • 発表場所: 静岡大学(浜松キャンパス)、日本セラミックス協会
  • 年月日: 20110316-20110318
• [学会発表] Cell proliferation, morphology and differentiation of Transgenic-clonedpig calvarial osteoblasts on the silicon-substituted hydorxyapatite ceramics fabricated via ultrasonic spray-pyrolysis technique (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Honda, K.Kikushima, T.Konishi, M.Mizumoto, H.Matsunari, H.Nagashima, M.Aizawa
  • 学会等名: International Symposium on Apatites and Correlative Biomaterials (ISACB 2010Sympsium)
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Cairns, Australia
  • 年月日: 20101210-20101213
• [学会発表] 骨ミネラル含有アパタイトセラミックスによる骨芽細胞の分化誘導 (2010)
  • 著者名/発表者名: 安冨由美子・三木拓也・相澤守
  • 学会等名: 第32回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 広島,日本バイオマテリアル学会
  • 年月日: 20101129-20101130
• [学会発表] 骨ミネラル含有アパタイトセラミックスの化学組成とその超微細構造Q (2010)
  • 著者名/発表者名: 三木拓也・藤野匡敏・安冨由美子・深澤倫子・吉村英恭・相澤守
  • 学会等名: 第32回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 広島,日本バイオマテリアル学会
  • 年月日: 20101129-20101130
• [学会発表] ケイ素含有アパタイトセラミックス上で培養した骨芽細胞の増殖・形態および分化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本田みちよ・菊島光一・水本みのり・小西敏功・相澤守
  • 学会等名: 第32回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 広島,日本バイオマテリアル学会
  • 年月日: 20101129-20101130
• [学会発表] Reconstruction of tissue-engineered bone through combination of an apatite-fiber scaffold, a radial-flow bioreactor and rat bone marrow cells (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Fukasawa, Y.Nakada, H.Maehashi, T.Matsuura, M.Aizawa
  • 学会等名: The 3rd International Congress on Ceramics (ICC3)
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 20101114-20101118
• [学会発表] Chemical composition and ultrastructure of apatite ceramics including bone minerals (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Miki, T.Fujino, Y.Yasutomi, T.Fukazawa, H.Yoshimura, M.Aizawa
  • 学会等名: 10th Asian BioCeramics Symposium 2010 (ABC 2010)
  • 発表場所: Yogyakarta Prime Plaza Hotel, Yogyakarta, Indonesia
  • 年月日: 20101102-20101105
• [学会発表] クサビラオレンジ蛍光遺伝子を導入したブタを用いた高強度化アパタイトファイバースキャフォルドのinvivo評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鴈本拓也・島田愛生・安冨由美子・本田みちよ・水本みのり・松成ひとみ・竹内靖浩・長嶋比呂志・相澤守
  • 学会等名: 第20回無機リン化学討論会、宮城(東北大学青葉山キャンパス)
  • 発表場所: 日本無機リン化学会
  • 年月日: 20101007-20101008
• [学会発表] ホウ素含有アパタイトセラミックスの特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 市村達哉・三木拓也・相澤守
  • 学会等名: 無機マテリアル学会第120回学術講演会
  • 発表場所: 上智大学(中央図書館)、無機マテリアル学会
  • 年月日: 20100603-20100604
• [学会発表] 骨ミネラル含有アパタイトセラミックスの化学組成と微細構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三木拓也・藤野匡敏・吉村英恭・相澤守
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 東京農工大学(小金井キャンパス)、日本セラミックス協会
  • 年月日: 20100322-20100324
• [学会発表] クサビラオレンジブタ頭蓋骨より単離した骨芽細胞の骨分化過程の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本田みちよ・水本みのり・小西敏功・松成ひとみ・長嶋比呂志・相澤守
  • 学会等名: 日本セラミックス協会生体関連材料部会第14回生体関連セラミックス討論会
  • 発表場所: 京都(京都テルサ)、日本セラミックス協会生体関連材料部会
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] Preparation of Silicon-substituted hydroxyapatite powders by ultrasonic spray-pyrolysis technique and its sinterability (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kikushima, H.Yoshihisa, M.Aizawa
  • 学会等名: The 26th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 20091224-20091226
• [学会発表] Fabrication of chelate-setting cements from silicon-substituted apatite powder prepared by ultrasonic spray-pyrolysis technique and its property (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kikushima, K.Oribe, M.Aizawa
  • 学会等名: Asia BioCeramics Symposium 2009 (ABC2009)
  • 発表場所: Nagoya,Japan
  • 年月日: 20091208-20091211
• [学会発表] 骨ミネラル含有アパタイトを出発原料としたキレート硬化型セメントの作製とその材料特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓也・藤野匡敏・水本みのり・佐藤静磨・織部一弥・相澤守
  • 学会等名: 第31回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都,日本バイオマテリアル学会
  • 年月日: 20091116-20091117
• [学会発表] ホウ素含有アパタイトセラミックスの作製とその評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 市村達哉・相澤守
  • 学会等名: 第199回学術講演会
  • 発表場所: 大垣,無機マテリアル学会
  • 年月日: 20091105-20091106
• [学会発表] Fabrication of chelate-setting cement using apatite powder including bone minerals and its property (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Fujii, T.Fujino, S.Sato, K.Oribe,M.Aizawa
  • 学会等名: 22^<nd> International Symposium on Ceramics in Medicine (ISCM)
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 20091026-20091029
• [学会発表] Characterization of Silicon-substituted hydroxyapatite powders Prepared by ultrasonic spray-pyrolysis technique (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kikushima, H.Yoshihisa, M.Aizawa
  • 学会等名: 22^<nd> International Symposium on Ceramics in Medicine (ISCM)
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 20091026-20091029
• [学会発表] 超音波噴霧熱分解法を用いて調製したケイ素含有アパタイトによるキレート硬化型セメントの作製とその評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊島光一,織部一弥,相澤守
  • 学会等名: 第19回無機リン化学討論会
  • 発表場所: 東京医科歯科大学,日本無機リン化学会
  • 年月日: 20091007-20091008
• [学会発表] 骨ミネラル含有アパタイトを用いたキレート硬化型セメントの作製とその材料特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓也・藤野匡敏・水本みのり・佐藤静磨・織部一弥・相澤守
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 東京理科大学(野田キャンパス)、日本セラミックス協会
  • 年月日: 20090316-20090318
• [学会発表] 骨ミネラル含有アパタイトセラミックスの特性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤野匡敏・関根由莉菜・深澤倫子・吉村英恭・相澤守
  • 学会等名: 無機マテリアル学会第117回学術講演会
  • 発表場所: 沖縄(沖縄県立博物館・美術館),無機マテリアル学会
  • 年月日: 20081113-20081114
• [学会発表] Fabrications of hydroxyapatite ceramics including bone minerals and their microstructure (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Fujino, Y.Sekine, T.Fukazawa, H.Yoshimura, M.Aizawa
  • 学会等名: The IUMRS International Conference in Asia2008
  • 発表場所: Nagoya Congress Center
  • 年月日: 20081009-20081013
• [学会発表] 超音波噴霧熱分解法によるケイ素含有アパタイトの合成とその粉体性状 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊島光一・吉久甫・相澤守
  • 学会等名: 日本無機リン化学会第18回無機リン化学討論会
  • 発表場所: 奈良(奈良新公会堂)、日本無機リン化学会
  • 年月日: 20081007-20081008
• [学会発表] Preparation of apatite powder including bone minerals and its ceramics processing (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Fujino, M.Aizawa
  • 学会等名: 8th World Biomaterials Congress (WBC)
  • 発表場所: Amsterdam Netherland
  • 年月日: 20080528-20080601
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.isc.meiji.ac.jp/~chem/aizawa
• [産業財産権] リン酸カルシウム多孔体およびその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 相澤守・重光勇介・長嶋比呂志
  • 権利者名: 学校法人明治大学・昭和医科工業
  • 産業財産権番号: 特許,特願2011-62997
  • 出願年月日: 2011-03-22