| 研究課題/領域番号 |
25820011
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
亀尾 佳貴 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60611431)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 骨 / 骨細胞 / リモデリング / マルチスケール解析 / バイオメカニクス |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，微視的な高分子構造から巨視的な骨基質の材料特性までを考慮したマルチスケール力学解析を通じ，リモデリングによる骨の機能的適応過程における骨細胞の力学刺激感知機構を明らかにすることを目指している．本年度は，昨年度に実施した多孔質弾性解析を拡張し，層板構造を有する円柱状の骨梁および骨単位内部の間質液流れを評価するとともに，骨細管中において流れを受けるプロテオグリカンの挙動を分子動力学法により解析した．以下に，本年度中の主な研究実施内容と得られた成果をまとめる．
１．骨梁・骨単位内部における間質液流れの多孔質弾性解析
海綿骨ならびに皮質骨の微視構造要素である骨梁・骨単位を，それぞれ不均質な材料特性を有する中実円柱・中空円柱形状の多孔質弾性体としてモデル化し，繰返し荷重下における内部の間質液流れを理論的，数値的に解析した．その結果，間質液の流路である骨小腔―骨細管形態の不均質な空間分布は，骨細胞への流れ刺激に大きな影響を及ぼし得る重要な因子であることが示された．
２．間質液流れを受けるプロテオグリカンの分子動力学解析
骨細胞による流れ刺激感知過程において，骨細管中に存在するプロテオグリカンの果たす役割を明らかにするため，間質液流れにともなうプロテオグリカンコアタンパク質の構造変化を分子動力学法により解析した．その結果，間質液の流速とコアタンパク質に蓄積される内部エネルギーとの関連を定量的に評価することができた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
層板構造にともなう材料特性の不均質性が骨組織内部の間質液流れ場に及ぼす影響を明らかにするとともに，流れを受けるプロテオグリカンの力学的挙動を分子レベルで評価できたことから，本研究はおおむね順調に進展しているものと考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25，26年度の研究を通じ，骨細胞への流れ刺激を定量的に評価する上で，骨組織内部における骨小腔―骨細管形態の不均質な空間分布の重要性が明らかとなり，さらに近年では，その不均質性は，力学環境に応じたリモデリングにより調節されている可能性が示唆されている．そこで，当初予定していた間質液流れによる骨細胞突起の変形解析に先立ち，力学環境と骨小腔―骨細管形態との関連について詳細に検討することを優先する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究の遂行に際し，研究補助員を雇用する必要が生じなかったため．
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究成果を国際学術誌に投稿する際の英文校閲に使用することを計画している．
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