骨置換性カーボネイトアパタイトによる顎骨再建と骨再生用スキャフォールドへの応用

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18390533
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 宮本 洋二 秋田大学, 医学部, 教授 (20200214)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石川 邦夫 九州大学, 大学院・歯学研究院, 教授 (90202952) ; 福田 雅幸 秋田大学, 医学部, 助教授 (20272049) ; 永井 宏和 秋田大学, 医学部, 講師 (50282190) ; 松家 茂樹 福岡歯科大学, 歯学部, 教授 (00108755) ; 高野 裕史 秋田大学, 医学部, 助手 (30282172)
• Keywords: アパタイト / 骨再建 / 再生医療 / バイオマテリアル / 骨 / スキャフォールド / カーボネイトアパタイト / 骨置換

Research Abstract

平成18年度は、1)炭酸基含量の異なるカーボネイトアパタイトの作成、2)カーボネイトアパタイトの培養骨髄細胞に及ぼす影響、3)動物の骨欠損内におけるカーボネイトアパタイトの挙動について研究を実施した。
1)炭酸基含量の異なるカーボネイトアパタイトの作成
カーボネイトアパタイトの作成は、水酸化カルシウムを出発物質とした。炭酸ガス雰囲気下に水酸化カルシウムペレットを6週間放置すると、水酸化カルシウムが完全に炭酸化できることが明らかになった。その後のリン酸化に使用するNa_2HPO_4とNaH_2PO_4の混合比率を変えて、リン酸溶液のpHを調節することによって、炭酸基含量をコントロールできることを明らかにした。その結果、pH9で炭酸基量が17%、pH6で14%、pH4で9%のカーボネイトアパタイトを作成できた。
2)カーボネイトアパタイトの培養骨髄細胞に及ぼす影響
炭酸基含量が約15%のカーボネイトアパタイト上でヒト骨髄細胞を培養し、増殖および骨芽細胞の分化マーカーの遺伝子発現を検討した。対照は、ハイドロキシアパタイト(HAP)とプラスチックを用いた。増殖はプラスチック上よりやや劣ったが、HAPとは差がなかった。カーボネイトアパタイトは、HAPと比べて、type I collagen、アルカリフォスファターゼ、オステオポンチンやオステオカルシンの遺伝子発現を同程度以上に促進することが判った。
3)動物の骨欠損内におけるカーボネイトアパタイトの挙動
炭酸基含量が約15%、直径200〜400μmのカーボネイトアパタイト顆粒を、ラット頭頂骨に作成した直径8mmの骨欠損に充填して組織内挙動を検討した。HAP顆粒には変化がなかったが、カーボネイトアパタイト顆粒は移植後8週間でその大きさが35%まで小さくなった。顆粒周囲には同心円状の新生骨の形成がみられ、カーボネイトアパタイトが骨と置換することが明らかとなった。