| 研究課題/領域番号 |
21K17070
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| 研究機関 | 岩手医科大学 |
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研究代表者 |
畠山 航 岩手医科大学, 歯学部, 講師 (20733728)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 骨補填材料 / ヒアルロン酸 |
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| 研究実績の概要 |
ヒアルロン酸は優れた保水性と創傷治癒効果を有し、歯科領域における骨補填材料への応用が期待できる。本研究では、ヒアルロン酸原料から架橋ヒアルロン酸を自家合成し、骨形成因子を含有したヒアルロン酸系複合生体材料の創製を目的とした。特に、数種類の架橋法を試み最適な作製法と作製条件を探索する。そして、精製された複合生体材料の有効性について、動物実験を含めて総合的に検証することとした。
2官能性エポキシ架橋剤(デナコールEX-810)を使用し、ヒアルロン酸とアルカリゼラチンの架橋を行った。両架橋体を混和したゾルを凍結乾燥し、Φ6 mm、厚さ1.5 mmのディスク状に成形後、エチレンオキサイドガス滅菌を施した。BMPとナノハイドロキシアパタイト(nHAp)の複合体を含む溶液を各ディスク試料に吸着させBMP(+)試料を調製した。対照としてBMP無配合のBMP(-)試料を同様に調製した。
動物実験:10週齢の雄性Wistarラットの頭蓋骨に対してΦ6 mmの骨欠損を形成し、調製したBMP(+)試料とBMP(-)試料の埋入群、欠損のみ(Defect)の3実験群(各群n=6)を設定した。8週後にラット頭蓋骨サンプルを採取し、軟エックス線画像、脱灰H-E染色標本、非脱灰Villanueva染色・蛍光標識標本を用いて、放射線・組織形態学的に評価を行った。軟エックス線画像解析により、骨欠損部における骨形成量は、BMP(+)群がBMP(-)群およびDefect群よりも有意に大きいことが確認された。BMP(-)群とDefect群との間には有意差はなかった。
本研究の結果から、nHApとBMPを配合したヒアルロン酸・アルカリゼラチン複合生体材料は、短期間に骨組織の再生を促すことが明らかとなり、新規骨補填材料としての可能性が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
実験計画書に記載の項目のうち重要部分の研究は達成された。ヒアルロン酸とアルカリゼラチンの架橋方法についてはいくつかの検討を行い、2官能性エポキシ架橋剤(デナコールEX-810)による架橋方法を採択した。他のEGDE試薬による架橋の検討も行ったが、架橋効率が十分ではなかったため採用に至らなかった。架橋ヒアルロン酸および架橋アルカリゼラチンは比較的容易に混和可能であった。凍結乾燥後のスポンジ体はプレスおよびパンチングにより、ディスク状に成形できた。このディスク試料は親水性に優れ、BMP・nHAp複合体を含む4mM塩酸緩衝溶液を容易に吸着した。ラット頭蓋骨欠損部に埋入した複合生体材料は、8週後にはおよそ完全に生体内で吸収され、BMP(+)群においては、有意な骨誘導能を示した。なお、この複合生体材料の骨形成効果については一定の成果を認めるものの、現状では完全には満足できない。
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| 今後の研究の推進方策 |
1）現状の複合生体材料(BMP(+)試料)は8週で消失し、骨形成挙動に時間的制約があった。骨誘導能を持続させるためには、埋入した複合生体材料の残存期間を8週から16週程度にまで延長する必要があると考えられ、ヒアルロン酸およびアルカリゼラチンの架橋方法・架橋条件について再度検討を行う。そのための1手法として、ヒアルロン酸およびアルカリゼラチンの架橋率の向上が考えられ、架橋時間の延長や異なる架橋剤の使用が想定される。
2）複合生体材料にBMPのほか、スタチン系薬剤などの骨形成因子を担持させ、さらなる骨誘導能の付与を行うことを検討する。BMPは臨床応用に向けた承認を得ることが難しい上に、価格が非常に高価である。一方、スタチン系薬剤は臨床の場において日常的に使用されており、価格も廉価であるため、臨床応用の実現性において有利であると考える。
3）ヒアルロン酸・アルカリゼラチン・骨形成因子複合材料の試料に関して、理工学的な観察と分析を行う。具体的には走査型電子顕微鏡観察、熱分析、2次元EPMA（元素分析）、FT-IR、ヒアルロン酸・アルカリゼラチンの分解酵素による溶解試験などを行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
追加動物実験を予定していたため、その費用として前倒し請求を行ったが、実験に必要な試料等の準備が間に合わなかったため残額が生じた。
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