骨芽細胞と破骨細胞の賦活化により新生骨との完全置換を促す骨代替材料の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23390450
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 歯科医用工学・再生歯学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鈴木 治 東北大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (60374948)
• 研究分担者: 井樋 栄二 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (80193465) ; 鎌倉 慎治 東北大学, 大学院・医工学研究科, 教授 (80224640) ; 穴田 貴久 東北大学, 大学院・歯学研究科, 准教授 (30398466)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 生体材料学 / リン酸カルシウム / 天然高分子

研究概要

リン酸オクタカルシウム（OCP）結晶を合成し，機械破砕によって微粒子を調整した後，天然高分子であるゼラチンに分散して多孔質のスポンジ成型体を作製した．破砕結晶はnano-submicroの範囲のサイズの粒子であった．OCP結晶含有複合体について生体活性を評価した．擬似体液浸漬で１週間までにハイドロキシアパタイトの形成が認められた．またラット頭蓋冠骨欠損へ埋入し8週間までに組織学的に骨組織の再生が認められた．材料は完全には吸収されなかったが，新生骨に置換する傾向にあった．本研究から材料の結晶性状が骨再生に影響を及ぼす可能性が示唆され，結晶の物理的パラメーターについて生体材料設計の指針が得られた．

研究成果

• [雑誌論文] Octacalcium phosphate (OCP)-based bone substitute materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki O
  • 雑誌名: Jpn Dent Sci Rev 巻: 49 ページ: 58-71
  • DOI: 10.1016/j.jdsr.2013.01.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of bone regeneration between octacalcium phosphate (OCP)/collagen composite and β-tricalcium phosphate (β -TCP) in canine calvarial defect (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanuma Y, Matsui K, Kawai T, Matsui A, Suzuki O, Kamakura S, Echigo S
  • 雑誌名: Oral Sur Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endodontol 巻: 115 ページ: 9-17
  • DOI: 10.1016/j.oooo.2011.12.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulatory capacity of an octacalcium phosphate/gelatin composite on bone regeneration in rabbit tibia defect model (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Honda Y, Anada T, Handa T, Miyatake N, Takahashi A, Hosaka M, Imaizumi H, Itoi E, Suzuki O
  • 雑誌名: Phosphorus Res Bull 巻: 26 ページ: 53-58
  • DOI: 10.3363/prb.26.53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Octacalcium phosphate (OCP) collagen composites with titanium mesh facilitate alveolar augmentation in canine mandibular bone defects (2012)
  • 著者名/発表者名: Miura K, Matsui K, Kawai T, Kato Y, Matsui A, Suzuki O, Kamakura S, Echigo S
  • 雑誌名: Int J Oral Maxillofac Surg 巻: 41 ページ: 1161-1169
  • DOI: 10.1016/j.ijom.2012.05.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and bioactivity of nano-submicro octacalcium phosphate/gelatin composite (2011)
  • 著者名/発表者名: Miura K, Anada T, Honda Y, Shiwaku Y, Kawai T, Echigo S, Takahashi T, Suzuki O
  • 雑誌名: Appl Surf Sci 巻: 282 ページ: 138-145
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2013.05.086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of osteoclastic resorption activity using calcium phosphate coating combined with labeled polyanion (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Miyauchi S, Anada T, Imaizumi H, Suzuki O
  • 雑誌名: Anal Biochem 巻: 410 ページ: 7-12
  • DOI: 10.1016/j.ab.2010.11.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of critical-sized bone defect in dog skull by octacalcium phosphate combined with collagen (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawai T, Matsui K, Iibuchi S, Anada T, Honda Y, Sasaki K, Kamakura S, Suzuki O, Echigo S
  • 雑誌名: Clin Implant Dent Relate Res 巻: 13 ページ: 112-123
  • DOI: 10.1111/j.1708-8208.2009.00192.x
  • 査読あり
• [学会発表] 合成リン酸オクタカルシウムの骨伝導能発現と結晶粒子特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木治, 穴田貴久
  • 学会等名: 日本機械学会第26回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20140111-12
• [学会発表] ウサギ脛骨骨欠損へ埋入したリン酸オクタカルシウム/ゼラチン複合体の操作性と骨伝導能の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木堅太郎, 穴田貴久, 半田拓人, 千葉晋平, 今泉秀樹, 宮武尚央, 保坂正美, 井樋栄二, 鈴木治
  • 学会等名: 第28回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20131017-18
• [学会発表] リン酸オクタカルシウム・ゼラチン複合体の加水分解における結晶相の変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 江副祐史, 穴田貴久, 半田拓人, 高橋哲, 鈴木治
  • 学会等名: 第61回日本歯科理工学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130413-14
• [学会発表] 多孔性ゼラチン担体の形態が骨再生に与える影響についての検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神田直典, 穴田貴久, 小林司史, 高橋哲, 鈴木治
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20130321-23
• [学会発表] Cell-activating octacalcium phosphate-based scaffold materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki O
  • 学会等名: NIDCR-Tohoku University Dental Colloquium
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2013-05-10
• [学会発表] Octacalcium phosphate : from materials chemistry to biomaterial application (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki O
  • 学会等名: Forsyth Institute Research Seminar
  • 発表場所: Cambridge, MA USA
  • 年月日: 2013-04-10
• [学会発表] ラット頭蓋冠骨欠損におけるゼラチン担体の生体親和性検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神田直典, 穴田貴久, 小林司史, 高橋哲, 鈴木治
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20121126-27
• [学会発表] Analysis of differentiation of rat mesenchymal stem cells treated in osteogenic medium with basic fibroblast growth factor (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawai T, Anada T, Masuda T, Honda Y, Sakai Y, Kato Y, Echigo S, Suzuki O
  • 学会等名: 9th World Biomaterials Congress
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 20120601-05
• [学会発表] The architecture of regenerated bone by octacalcium phosphate and collagen composites (OCP/Col) in an alveolar bone defect model (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsui A, Matsui K, Handa T, Tanuma Y, Miura K, Kato Y, Kawai K, Suzuki O, Kamakura S, Echigo S
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 20120601-05
• [学会発表] 骨再生材料ナノOCP/ゼラチン複合体の合成と機能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三浦桂一郎, 穴田貴久, 本田義知, 鎌倉慎治, 越後成志, 鈴木治
  • 学会等名: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20111122-23
• [学会発表] Octacalcium phosphate (OCP) nano-particle dispersed gelatin composite as a bone substitute material (2011)
  • 著者名/発表者名: Miura K, Anada T, Honda Y, Echigo S, Suzuki O
  • 学会等名: Octacalcium phosphate (OCP) nano-particle dispersed gelatin composite as a bone substitute material
  • 発表場所: Miyagi-Zao (Togatta), Miyagi, Japan
  • 年月日: 2011-08-08
• [図書] リン酸八カルシウム(OCP)を用いる次世代バイオマテリアルの開発. アンチ・エージングシリーズ3・骨研究最前線 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木治, 穴田貴久
  • 総ページ数: 325-333
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] Interface Oral Health Science 2011. Edits : Sasaki K, Suzuki O, Takahashi N. Synthesis of octacalcium phosphate with fluoride ions and protein adsorption onto the crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiwaku Y, Anada T, Honda Y, Morimoto S, Sasaki K, Suzuki O
  • 総ページ数: 237-239
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: http://www.cfe.dent.tohoku.ac.jp
• [産業財産権] 骨再生材料 (2011)
  • 発明者名: 鈴木治, 穴田貴久, 本田義知, 三浦桂一郎, 森元慎二
  • 権利者名: 東北大学・ニプロ(株)
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2011-2517894
  • 出願年月日: 2011-11-17