2020 Fiscal Year Annual Research Report
放射光X線回折・散乱を用いた２型糖尿病皮質骨の微細力学解析
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19K20691
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
長谷 栄治 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 特任助教 (50805512)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 放射光 / SAXS / WAXD / 骨 / 糖尿病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体組織の内部微細構造を数オングストロームから数十nmオーダーで時分割に可視化できる，小角散乱（SAXS: small-angle X-ray scattering），広角回折(WAXD: wide-angle X-ray diffraction)同時計測装置を力学試験と組み合わせ，2型糖尿病皮質骨の微細力学解析に応用する．2型糖尿病では，終末糖化産物によるコラーゲン架橋の異常により骨強度が低下すると報告されているが，本手法で可視化する骨中ハイドロキシアパタイト（HAp: Hydroxyapatite）とコラーゲンの変形の振る舞いが，糖尿病によってどのように，どの程度変化するのかを，糖尿病の重篤度・進行度の違いとともに調査することを研究目的とした.
本研究では，SAXS/WAXD同時測定手法により，ステップ状の力学的負荷を与えた際のコラーゲン/HApひずみ比，ひずみ応答の遅延時間，応力緩和の時定数などの骨力学特性を抽出し，正常骨と糖尿病モデル骨の間で比較する．本研究期間においては，高速引張試験機を設計・製作した後，可視光カメラと自作した画像相関によるひずみ解析ソフトウェアを用いて標準試料のマクロな力学特性解析を行った．結果から，引張装置が仕様通りに作製できていることの確認および繰り返し計測の再現性を確認できた．一方，研究期間において放射光実験を実施できなかったため，追加検討として骨における巨視的なコラーゲン配向を非線形光学顕微鏡により観察し，放射光計測における骨試料の観察領域の妥当性を確認した．
今後の予定として，製作した高速引張試験機とマクロなひずみ解析システムを放射光施設に持ち込んで実験を実施し，糖尿病における骨のミクロな力学特性の変化をマクロな変化とともに観察する．
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