2015 Fiscal Year Annual Research Report
灰化ウシ海綿骨を担体とする高力学適合性再生骨の開発
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15H03890
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
田中 茂雄 金沢大学, 機械工学系, 教授 (20262602)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松原 秀憲 金沢大学, 医学系, 助教 (10507057)
平野 義明 関西大学, 工学部, 教授 (80247874)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 再生骨 / 灰化骨 / ティッシュエンジニアリング / 電磁場刺激 / 骨芽細胞 / 石灰化 / 力学的特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究成果】本研究では、灰化ウシ海綿骨の力学的特性を生体骨並みにすることを目標としている。当該年度においては、目標を達成するために設定した方法の一つである電磁場刺激による石灰化促進に着目して実験を行った。灰化ウシ海綿骨担体を用いて作成された再生骨に対し電磁場刺激を与え、刺激により再生骨内の石灰化が促成されることを確認するとともに、再生骨内の骨芽細胞の分布がどのように変化するかを調べた。その結果、電磁場刺激により、再生骨内での骨芽細胞は培養開始後に移動し、局所的な細胞密度を高めることがわかった。また、この細胞の局所的密集領域において石灰化が優先的に開始されることが示されている。加えて、細胞は、主に灰化ウシ海綿骨担体の骨梁表面へ向かうことから、再生骨の力学的強化が効果的に行われていることが明らかになった。以上の傾向は、特に、ランダムな刺激の与えた場合においてより顕著であった。【意義・重要性】灰化ウシ海綿骨は低コストで調達可能な魅力的な再生骨用担体素材であるが、灰化処理により脆弱化した力学的特性が課題であった。しかしながら、電磁場刺激により再生骨内の骨芽細胞を刺激することで石灰化が促され、力学的特性が改善する。上記の成果は、細胞が刺激に対し適応的に移動・分化し、再生骨の力学的強化を効率的に行っていることを示すもおであり、刺激効果を最大化するための細胞播種・培養法と刺激方法の決定において重要な知見であると言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度における目標は、灰化ウシ海綿骨担体を用いて再生骨を作製し、電磁場刺激により骨芽細胞の石灰化を促進させることで同再生骨の力学的強度を高めることであった。この点については既に行われている先行予備実験において確認しているものの、当該年度においてはサンプル数を増やして結果の再現性を見るとともに、さらに統計的分析により結果の検証を行っている。また、そのメカニズムを理解し、より効果的な刺激方法を見出すために、刺激後の細胞挙動の観察も実施している。以上のように、計画した実験はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、灰化ウシ海綿骨担体の二つ目の力学的強化策として上げているキチン・キトサンとの複合化とそれによる補強効果の検証を行う予定である。一方で、キチン・キトサンについては繊維サイズが大きく効率的に灰化骨にあるマイクロ、サブマイクロサイズの孔に浸透させることが難しいことが予備実験で分かっている。バキューム法によるこの問題の解決を試みながら研究を推進する予定である。一方で、キチン・キトサンによる補強策と並行して三つ目の強化素材として上げているアルギン酸ナトリウムの導入も試みていく予定である。
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Research Products
(6 results)
