2019 Fiscal Year Research-status Report

一方向連通気孔を持つ炭酸アパタイトによる顎骨再建と骨再生医療への応用

Research Project

Project/Area Number	19K10333
Research Institution	The University of Tokushima
Principal Investigator	大江剛徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 徳島大学専門研究員 (60432762)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	工藤隆治徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (10263865) 福田直志徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (10804156) 宮本洋二徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 教授 (20200214) 中川貴之広島大学, 病院(歯), 助教 (30456230) [Withdrawn] 工藤景子徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (70380029) 栗尾奈愛徳島大学, 病院, 講師 (80622141)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	炭酸アパタイト / 一方向連通気孔 / 骨再生用スキャフォールド / 骨再建材料 / 骨再生
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、一方向連通気孔を有し骨置換性の炭酸アパタイト多孔体の骨再建材料および骨再生用スキャフォールドとしての有用性を評価することである。すなわち、①一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体単独による骨再生能、②骨髄幹細胞などを注入、培養した一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体をスキャフォールドとした異所性骨再生を検証する必要がある。その中で、本年度は骨芽細胞様細胞を用いた一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体の細胞学的評価を行った。具体的には、まず、一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体（Up-CAp）を作製した。さらに、ディスク状に成形した一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体上でマウス頭蓋冠由来細胞であるMC3T3-E1細胞を培養し、初期細胞接着と経時的な細胞増殖をMTT assayおよびSEM観察、Hoechst染色で評価することで、一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体の細胞学的評価を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の予定であった、骨芽細胞様細胞を用いた一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体の細胞学的評価は骨分化マーカーの検索以外は順調に進んでいる。令和2年度以降に行う予定である、ウサギ顎骨区域切除モデルを用いた一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体単独による骨再建の評価について、前実験を行いチタンプレートによる固定法を確立し、一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体の組織親和性、骨伝導性、骨置換性についてμCTおよび病理組織学的に確認している。今後、サンプル数を増やしてさらに詳細な検討を行う予定である。以上より、本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度以降は、顎骨区域切除モデルにおいて一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体単独で顎骨再建を行う。さらに、骨髄細胞を注入、培養した一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体を背部皮下に埋植し、異所性骨再生を検討する。以上により一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体が優れた骨再建材料および骨再生用スキャフォールドとなりうることを明らかにする。すなわち、ウサギ顎骨区域切除モデルを用いた一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体単独による骨再建の評価とラット骨髄幹細胞を用いた一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体の異所性骨再生の検討を行う。
Causes of Carryover	当初の予定であった、骨芽細胞様細胞を用いた一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体の細胞学的評価の骨分化マーカーに関する検索を令和2年度に行うこととした。また設備備品として購入予定であったオートクレーブ（70万円）も購入せず、現在、教室で保有している旧設備で代用している。よって次年度使用額が生じた。これらの金額は以下の実験に使用する予定である。令和2年度以降は、顎骨区域切除モデルにおいて一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体単独で顎骨再建を行う。さらに、骨髄細胞を注入、培養した一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体を背部皮下に埋植し、異所性骨再生を検討する。以上により一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体が優れた骨再建材料および骨再生用スキャフォールドとなりうることを明らかにする。