ひずみ誘導型液体流動による骨形成反応促進効果の実験的検証

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20560070
• 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: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 田中 茂雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (20262602)
• 連携研究者: 山越 憲一 金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (40014310)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 骨形成 / 力学刺激 / 骨芽細胞 / 再生骨 / 再生医療 / ティッシュエンジニアリング

研究概要

骨基質内で生じるひずみ誘導型液体流動(SIFF)は骨細胞を刺激し骨形成反応を促すと考えられている。しかし、SIFFによる骨形成反応促進機構は十分に理解されていない。そこで本研究では、骨芽細胞と多孔質担体から成る培養再生骨を用いて、SIFFの骨形成反応促進効果を調べた。その結果、SIFFの骨形成反応促進効果は担体の多孔性、素材、細胞密度および刺激周波数の影響を受けることが分かった。本成果は、骨生体力学のより一層の理解と骨の再生医療発展へ貢献するものである。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanical loading promotes calcification of tissue-engineered bone in vitro (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering Vol.5, No.5 ページ: 635-645
  • 査読あり
• [雑誌論文] コラーゲン担体を用いた培養再生骨への力学刺激と石灰化促進 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス Vol.31 ページ: 27-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Walking-induced bone strain stimulates cultured osteoblasts accompanied by the low-magnitude, high frequency components (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka SM., Sun H.B.
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering Vol.4, No.3 ページ: 434-442
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞内Ca^<2+>動態観察用小型光システムの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉浦直樹, 武田純, 田中茂雄
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス Vol.30 ページ: 41-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光を用いた再生骨の石灰化モニタリング (2008)
  • 著者名/発表者名: 垣尾雅文, 杉浦直樹, 山越憲一, 田中茂雄
  • 雑誌名: 日本臨床バイオメカニクス学会誌 Vol.29 ページ: 187-192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-destructive optical monitoring for calcification of tissue-engineered bone in vitro (2008)
  • 著者名/発表者名: Tanaka SM., Kakio M., Yamakoshi K.
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering Vol.3, No.3 ページ: 332-342
  • 査読あり
• [雑誌論文] 力学的刺激による再生培養骨の石灰化促進-播種細胞密度と担体素材の影響-
  • 著者名/発表者名: 橘孝平, 田中茂雄
  • 雑誌名: 臨床バイオメカニクス 掲載確定
• [学会発表] 力学的刺激により促進される培養再生骨の石灰化-播種細胞密度と担体素材の影響- (2010)
  • 著者名/発表者名: 橘孝平, 田中茂雄
  • 学会等名: 第21回バイオフロンティア講演会
  • 発表場所: ITビジネスプラザ武蔵(石川県)
  • 年月日: 20101112-20101113
• [学会発表] 培養再生骨の力学刺激応答観察を目的とした新規光計測装置の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄
  • 学会等名: 第37回日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 20101101-20101102
• [学会発表] 力学的刺激による培養再生骨の石灰化促進-播種細胞密度と担体素材の影響- (2010)
  • 著者名/発表者名: 橘孝平, 田中茂雄
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 20101101-20101102
• [学会発表] Frequency dependence of intracellular Ca2+ response of osteoblasts under dynamic loading (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄, 橘孝平
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: Singapore Suntec Convention Center (Singapore)
  • 年月日: 20100801-20100806
• [学会発表] 動的負荷を受ける三次元培養骨芽細胞群の細胞内Ca^<2+>動態観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉浦直樹, 田中茂雄
  • 学会等名: 第22回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 岡山理科大学(岡山県)
  • 年月日: 20100109-20100110
• [学会発表] 三次元培養骨芽細胞の力学刺激への細胞内Ca^<2+>応答 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄, 杉浦直樹
  • 学会等名: 日本機械学会北陸信越支部第47期総会・講演会
  • 発表場所: 新潟大学(新潟県)
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] 力学的刺激による培養再生骨の石灰化促進 (2010)
  • 著者名/発表者名: 橘孝平, 杉浦直樹, 田中茂雄
  • 学会等名: 日本機械学会北信越学生会第39回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 新潟大学(新潟県)
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Observation of intracellular Ca^<2+> dynamics in three-dimensionally cultured osteoblasts under dynamic loading (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄, 杉浦直樹
  • 学会等名: 4th International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Experimental Mechanics
  • 発表場所: Toki Messe, Niigata (Japan)
  • 年月日: 20091128-20091130
• [学会発表] コラーゲン担体を用いた培養再生骨への力学刺激と石灰化促進 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄
  • 学会等名: 第36回日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: ひめぎんホール(愛媛県)
  • 年月日: 20091016-20091017
• [学会発表] ひずみ誘導型液体流動刺激による培養再生骨の石灰化促進 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄, 垣尾雅文
  • 学会等名: 第48回日本生体医工学大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 20090423-20090425
• [学会発表] In vitro osteogenesis promoted by strain-induced fluid flow, Commemorative international conference on the occasion of the 4th cycle celebration of KMUTT (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka SM., Kakio M.
  • 学会等名: Sustainable development to save the earth technologies and strategies vision 2050 (SDSE 2008)
  • 発表場所: Millennium Hilton Bangkok hotel, Bangkok, (Thailand)
  • 年月日: 20090407-20090409
• [学会発表] ひずみ誘導型液体流動刺激による培養再生骨の石灰化促進 (2009)
  • 著者名/発表者名: 垣尾雅文, 田中茂雄
  • 学会等名: 第21回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 20090123-20090124
• [学会発表] 基質変形を伴う動的負荷を受ける三次元培養骨芽細胞の細胞内Ca^<2+>応答観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉浦直樹, 田中茂雄
  • 学会等名: 平成21年度日本生体医工学会北陸支部大会
  • 発表場所: 金沢大学サテライト・プラザ(石川県)
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] 力学的刺激により促進される培養再生骨の石灰化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄, 垣尾雅文
  • 学会等名: 日本機械学会北陸信越支部第46期総会・講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2009-03-07
• [学会発表] 細胞内Ca2+動態観察用小型光システムの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉浦直樹, 垣尾雅文, 武田純, 田中茂雄
  • 学会等名: 第35回日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター(大阪府)
  • 年月日: 20081114-20081115
• [学会発表] 再生組織用カルシウムイオンモニタリング装置 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田中茂雄
  • 学会等名: BioJapan2008 World Business Forum
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 20081015-20081017
• [学会発表] Strain-induced fluid flow in a three-dimensional porous matrix promotes osteoblastic calcification in vitro (2008)
  • 著者名/発表者名: Tanaka SM., Kakio M., Yamakoshi K.
  • 学会等名: The American Society for Bone and Mineral Research 30th Annual Meeting
  • 発表場所: Palais des congrs de Montral, (Canada)
  • 年月日: 20080902-20080916
• [学会発表] 再生骨における刺激効果を評価する小型光センシングシステム (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉浦直樹, 垣尾雅文, 田中茂雄, 山越憲一
  • 学会等名: 第47回日本生体医工学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 20080508-20080510
• [学会発表] ひずみ誘導型液体流動による再生骨の石灰化促進 (2008)
  • 著者名/発表者名: 垣尾雅文, 山越憲一, 田中茂雄
  • 学会等名: 平成20年度日本生体医工学会北陸支部大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県)
  • 年月日: 2008-12-13