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2014 年度 実績報告書

リン酸カルシウムの結晶多様性が誘導する生体活性機序の解明と骨再生材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26293417
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 穴田 貴久  東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (30398466)
増本 博  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 教授 (50209459)
川井 忠  東北大学, 大学病院, 助教 (50547263)
井樋 栄二  東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80193465)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード生体材料学 / 結晶 / バイオセラミックス / リン酸カルシウム
研究実績の概要

平成26年度は、リン酸カルシウム結晶の加水分解の影響について研究した.OCPの加水分解は骨伝導能に多様性を与えることがわかっている(Miyatake N et al. Biomaterials(2009).OCPを既報(Suzuki O et al. Tohoku J Exp Med 1991)に基づき合成し,洗浄,乾燥した.一方,同じ合成条件で一定濃度のGelatinを含有した水溶液中でOCPを合成した.単独合成のOCPを水溶液中から回収して洗浄,乾燥した.OCPを再分散させた水溶液,また共沈によるOCP/Gelatin溶液をそれぞれ温水中で最長で40時間まで保持した後,それぞれ結晶を回収し,乾燥させた後,結晶の性質を物理的手法(XRD,FTIR,TEM,SAED)によって解析した.その結果,共沈殿から得たOCPの方が,加水分解速度が速いことがわかった.また,TEM観察によると結晶の形態が変化することがわかった.並行して単独合成したOCPを分散した水溶液中にGelatinを共存させると,Gelatinの濃度に依存して加水分解が促進する傾向があった.このことから,Gelatinと結晶が相互作用する可能性が示唆された.骨髄間質ST-2細胞の増殖能およびアルカリフォスファターゼ(ALP)活性による分化能を3週まで検討した.その結果,増殖能および分化能はゼラチン単独と同等であり,いずれも良好な細胞親和性を示した.

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

平成26年度は結晶性状の多様性に関して,加水分解の影響について研究した.特にOCP結晶性状の加水分解に及ぼすGelatinの共存の影響を検討し,Gelatinが結晶と相互作用する可能性について加水分解速度の解析から明らかにした.加水分解速度がGelatinにより促進される傾向が見出され,このことから,Gelatinの共存が加水分解で生成する結晶の性状に影響を及ぼすことが示唆された.以上から,計画に準じており概ね順調に進展していると評価できた.

今後の研究の推進方策

OCP結晶の加水分解の影響と生体応答について検討する.加水分解程度の異なるOCP/Gelatin複合体からラット頭蓋冠へ埋入するディスクを型にて成型し,凍結乾燥,熱架橋を行う.一定期間埋入して加水分解が骨再生に及ぼす影響を調べる.非脱灰による軟X線像撮影,脱灰標本による組織形態計測,組織学的検討から細胞応答を調べる.対象として骨欠損のみ,Gelatinのみを検討して比較し,骨再生に及ぼす加水分解による結晶性状の影響を明らかにしていく.

次年度使用額が生じた理由

交付金額の査定額により,予定していた機器購入が不可能となったため,常時使用するより低額の機器購入へ変更した差額分が生じたこと,また,加水分解系の合成材料の解析において予想外の結果が出て解釈に時間がかかり,一部計画を修正したため.

次年度使用額の使用計画

結晶の多様性を化学組成,形態,サイズの観点から制御するために合成の条件を広範囲に検討し,合成物の分析を行う.そのための消耗品経費に充当する.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Characterization of partially hydrolyzed OCP crystals deposited in a gelatin matrix as a scaffold for bone tissue engineering2015

    • 著者名/発表者名
      Ezoe Y, Anada T, Yamazaki H, Handa T, Kobayashi K, Takahashi T, Suzuki O
    • 雑誌名

      J Nanopart Res

      巻: 17 ページ: 140

    • DOI

      10.1007/s11051-015-2864-1

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First clinical application of octacalcium phosphate collagen composite in human bone defect2014

    • 著者名/発表者名
      T Kawai, S Echigo, K Matsui, Y Tanuma, T Takahashi, O Suzuki, S Kamakura
    • 雑誌名

      Tissue Eng Part A

      巻: 20 ページ: 1336-1341

    • DOI

      10.1089/ten

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 加水分解処理されたリン酸オクタカルシウム(OCP)析出ゼラチン複合担体の生体材料学的評価2015

    • 著者名/発表者名
      江副祐史,穴田貴久,山崎元,半田拓人,小林司史,高橋哲,鈴木治
    • 学会等名
      第14回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-21
  • [学会発表] リン酸オクタカルシウム/ゼラチン複合体の家兎脛骨骨欠損における骨置換促進能の検討2015

    • 著者名/発表者名
      千葉晋平,穴田貴久,齋藤慶介,宮武尚央,鈴木堅太郎,保坂正美,今泉秀樹,井樋栄二,鈴木治
    • 学会等名
      第36回東北骨代謝・骨粗鬆症研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-02-07 – 2015-02-07
  • [学会発表] 新生骨との置換を促進する生体活性型バイオマテリアルの創製と骨再生への応用2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木 治
    • 学会等名
      第5 回 最新の医薬,医療に関するGMP,技術動向を考える会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-09
    • 招待講演
  • [学会発表] 骨置換再生能を有するリン酸八カルシウム(OCP)ベース骨代替材料2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木 治
    • 学会等名
      第32回日本骨代謝学会学術集会,産学連携プログラム(あり方委員会企画),外科的手術における最先端の骨移植
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-07-26 – 2014-07-26
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオマテリアルの生体応答とメカニカルストレス2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木 治, 穴田貴久,益田泰輔
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会,シンポジウム「メカノバイオロジーによる生理と病態の解明」
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-26
    • 招待講演
  • [学会発表] ラット頭蓋冠臨界骨欠損の骨再生におけるゼラチン/OCP 複合体埋入の有効性2014

    • 著者名/発表者名
      石河理紗,穴田貴久,佐々木啓一 ,鈴木 治
    • 学会等名
      平成26年度春季第63回学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-04-12 – 2014-04-13
  • [図書] 「バイオマテリアル研究の最前線」Ca欠損ハイドロキシアパタイトへの転換プロセスが 関与するOCPの骨形成促進作用―OCPの骨伝導能発現のメカニズム―2014

    • 著者名/発表者名
      塙 隆夫,新家光雄,鈴木 治,成島尚之,中野貴由,吉川秀樹,石原一彦,中村美穂,高野直樹,多根正和,小林千悟,池田勝彦,上田恭介,富代光陽,岡崎義光,萩原幸司,稗田純子,浜田賢一,仲井正昭
    • 総ページ数
      250 (125-126)
    • 出版者
      日本金属学会(編)
  • [備考] 東北大学大学院顎口腔機能創建学分野HP

    • URL

      http://www.cfe.dent.tohoku.ac.jp/

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公開日: 2016-06-01  

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