2017 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, 大学病院, 助教 (10507057)
平野 義明 関西大学, 化学生命工学部, 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 |
本研究は、灰化ウシ海綿骨を使った再生骨用担体に対し生体骨並みの力学的特性を持たせることを目標としている。目標達成のために二つのアプローチを試みている。一つはランダムパルス電磁場刺激とRGDSペプチド表面修飾の相乗効果により播種骨芽細胞の接着及び新生基質産生を促す方法であり、もう一つは、灰化ウシ海綿骨担体をアルギン酸などの生分解性線維素材により繊維強化する方法である。前者においては、相乗効果により新生基質が産生され、且つ石灰化が促進されることがマイクロCT計測により確認された。なお、RGDSペプチド修飾のみでは基質産生は促進されるものの、石灰化が不十分であることから、電磁場刺激との併用が必須であることが分かった。一方、後者のアプローチでは、灰化ウシ海綿骨をナノ粒子化し、それにアルギン酸ナトリウムを混合した繊維強化複合材を作製した。同複合材は、生体緻密骨並みの力学的剛性を有していたものの、生体への移植を想定した疑似体液浸漬実験を行ったところ、膨潤化し力学的特性が著しく低下する問題が生じた。そこで、アルギン酸ナトリウムをシアノ―ル架橋する方法を試み、この問題の解決を図った。現在のところ、シアノ―ル架橋を施すことにより、疑似体液中における力学特性低下が防げることが分かっている。また、力学的特性の程度も生体海綿骨と同等であることから、本複合材は、これまでにない高い力学適合性を備えた再生骨担体材料として期待できる。
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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
H28年以降の目標の一つである「灰化ウシ海綿骨担体の繊維強化」は、シアノ―ル架橋により模擬体液中での安定性が確保されたことにから同目標は達成しつつある。さらに、電磁場刺激による播種骨芽細胞の石灰化促進を期待することで目標が達成できると考えている。一方、もう一つの目標である「細胞接着制御による石灰化最適配置」についは、RGDS表面修飾と電磁場刺激機による相乗効果により新生基質石灰化が向上することが明らかとなったことから順調に進展している状況である。今後、新生基質の石灰化が期待通り担体表面で生じているかどうかを確認し、新基質石灰化の最適配置制御性について検討する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の主な目的は、①シアノ―ル架橋を施したナノ骨パウダー/アルギン酸複合体の力学的特性を材料配合割合等を調整することでさらに向上すること、②同複合体の生体適合性について細胞培養実験（in vitro）および移植実験（in vivo）により調査すると、③同複合体の使用下においてRGDSペプチド表面修飾と電磁場刺激の相乗効果を調査すること、④同複合体を使い多孔質担体を実現することの三つである。以上の目的の達成により、本研究の最終目標である「灰化ウシ海綿骨を担体とする高力学適合性再生骨」が実現できると期待される。
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Research Products
(6 results)
