2019 Fiscal Year Research-status Report
ポリエチレンテレフタレートに骨伝導性を付与する挑戦
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18K19928
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
石川 邦夫 九州大学, 歯学研究院, 教授 (90202952)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 骨伝導性 / リン酸基修飾 / ポリエチレンテレフタレート / 細胞分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本挑戦的研究（萌芽）は、高分子材料に骨伝導性（材料を骨内に埋植した場合に、骨が材料に結合する性質）を付与する研究であり、具体的にはポリエチレンテレフタレートに骨伝導性を付与する研究である。
これまでに、ポリエチレンテレフタレート表面のケトン基を還元して水酸基を形成し、さらに水酸基をリン酸化する手法によってリン酸基修飾ポリエチレンテレフタレートが調製できることを確認した（以下、リン酸基修飾ポリエチレンテレフタレートという）。
本年度は、近交系ラットの大腿骨から採取した骨髄細胞懸濁液を用いてPETへの骨伝導性付与に対するリン酸基修飾の影響を細胞レベルで評価した。対照としてはリン酸基修飾をしていないポリエチレンテレフタレートを用いた。
近交系ラットの大腿骨から骨髄細胞の細胞懸濁液を調製し、骨芽細胞様細胞に分化させてた骨髄細胞を、試料表面に細胞懸濁液を播種し、培地中で一定期間培養した。骨芽細胞の初期接着性、細胞増殖、細胞分化マーカーを測定した。
アルカリフォスファターゼ活性などから、リン酸基修飾が細胞分化を促進させるデータが得られた多賀、データのばらつきが大きく、リン酸基修飾の効果が十分には確認できなかった。
今後、データがばらついた原因を解明し、リン酸基修飾の効果を十分に確認する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究者は、脊椎ケージとして臨床応用されているポリエーテルエーテルケトン表面をリン酸基修飾すると、骨伝導性を示さないポリエーテルエーテルケトンに骨伝導性が付与されることを見出している。本挑戦的研究（萌芽）においては、人工腱などで臨床応用されているポリエチレンテレフタレートへの骨伝導性の付与を検討し、高分子材料全般への骨伝導性付与を検討し、ポリエチレンテレフタレート表面にリン酸基修飾を行うことまでは確認できたが、骨芽細胞による骨伝導性評価でデータのバラツキが大きくリン酸基修飾の効果が十分には確認できなかった。
ポリエーテルエーテルケトンへの骨伝導性付与に有効なリン酸基修飾が、ポリエチレンテレフタレートにも骨伝導性を付与できる方法であるとは限らないため、データのバラツキが大きい原因が、実験手技等に起因するものか、本質的なものであるかを見極めて、今後の展開を検討する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
ポリエチレンテレフタレート表面にリン酸基修飾されたことは表面分析（ESCA：X線光電子分光法）で確認している。したがって、骨芽細胞を用いた骨伝導性評価におけるデータのバラツキの原因は、実験手技等に起因する場合と本質的な場合に区分される。
したがって、細胞評価データがばらついた原因を解明し、リン酸基修飾の効果を十分に確認する必要がある。
まずは、細胞評価を再度実施し、ポリエチレンテレフタレート表面へのリン酸基修飾が骨芽細胞の分化等に及ぼす影響を再確認する。
細胞レベルの評価は、骨伝導性評価に有用であるが、最終的には実験動物を用いて骨伝導性の評価を行う必要がある。そのため、細胞評価で十分な効果が確認できない場合には、実験動物に骨欠損を調製、骨欠損部にリン酸基修飾ポリエチレンテレフタレートを埋植する。（対照は、リン酸基修飾していないポリエチレンテレフタレート）一定期間後に試料を周囲組織と一塊に摘出し、病理組織学的検索を行い、ポリエチレンテレフタレート表面へのリン酸基修飾が骨伝導性に及ぼす影響を解析する。
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| Causes of Carryover |
リン酸基修飾ＰＥＴ（ＰＥＴのケトン基を還元して水酸基とし、塩化ホスホニルを用いてリン酸修飾した試料）の骨伝導性を、近交系ラットの大腿骨から採取した骨髄細胞懸濁液を用いて評価（ＡＬＰ活性など）したが、データがばらつき、リン酸基修飾の効果が十分には確認できなかった。リン酸基修飾によるＰＥＴへの骨伝導性付与の可否をより精緻に達成するために、骨髄細胞懸濁液を用いた評価をやり直す必要がある。
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