2015 Fiscal Year Annual Research Report
高強度キチンナノファイバー多孔体を用いた骨再生用足場材料の開発
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26708026
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
伊福 伸介 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70402980)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | キチン / ナノファイバー / 骨再生材料 / キトサン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者はカニ殻からキチン質のナノファイバーを製造することに成功している。本研究ではキチンナノファイバーの微細な形状（１０ナノ）と優れた力学的強度、多彩な生体機能を活かし、ハイドロキシアパタイトと複合した骨再生のための足場材料を開発する。本材料は成形外科や歯科治療において優れた成形性・操作性を有する。また、炎症を誘発することなく骨や歯の欠損部において足場として安定に存在し再生する。治癒後は体内で消化される。そのような全くの新規の骨や歯の再生材料を開発し、高齢化の進む現代社会において、人々の健康を増進していく。２７年度は以下の課題に取り組み研究成果を得ている。
キチンナノファイバー/アパタイト複合材料の作成
スポンジあるいはゲル状に成形した多孔質のキチンナノファイバーの表面にアパタイトを析出させた。アパタイトを析出する反応剤としてヒトの体液と同等あるいは1.5倍のイオン濃度を持つ疑似体液を用いた。疑似体液への浸漬時間やpH、温度を変えて、析出するアパタイトの量とその形状、結晶構造などについて評価した。
キチンナノファイバー/アパタイト複合材料の骨再生機能の評価
作製したキチンナノファイバー/アパタイト複合体の骨再生材料の能力を評価した。ラットの頭頂骨を欠損したモデルに対して複合スポンジを埋設して、組織学的に評価した。所定日数が経過した後、埋設物、皮膚、頭頂骨までを採材し、新生骨の形成、新生骨と骨梁の連続性、繊維性結合組織、炎症性細胞浸潤の有無などを組織形態計測により評価し、骨再生材料としての能力を検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では、キチンナノファイバーの特徴的な形状、物性、機能を活かして、「キチンナノファイバー/アパタイトの複合体」を作成し、外科や歯科治療に利用可能な新規な高機能・高性能の骨再生材料の開発に取り組んでいる。本研究の推進にあたっては、、(a)～(d)の課題について検討しており、いずれも研究計画以上に進展し、課題を達成しつつある。
(a)キチンナノファイバーの規格化
(b)キチンナノファイバー多孔質材料の作成
(c)キチンナノファイバー/アパタイト複合材料の作成
(d)キチンナノファイバー/アパタイト複合スポンジの骨再生機能の評価
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は本研究の申請書の内容に従い、昨年度に引き続いて下記の研究項目について進める。
(1) キチンナノファイバー/アパタイト複合材料の作成 スポンジあるいはゲル状に成形した多孔質のキチンナノファイバーの表面にアパタイトを析出させる。アパタイトを析出する反応剤としてヒトの体液と同等あるいは1.5倍のイオン濃度を持つ疑似体液を用いる。疑似体液への浸漬時間やpH、温度を変えて、析出するアパタイトの量とその形状、結晶構造などについて評価する。また、アパタイトより生体活性の高いカーボネートアパタイトについても複合化を行う。また、アパタイトが析出しにくい場合には、足場材として上述のキトサンナノファイバーを用いる。さらにアパタイト微結晶との直接的な複合化についても試みる。具体的な目標 空孔率：95％以上、キチンナノファイバーに対するアパタイト含有率：3-10 wt.％、強度・操作性：カミソリで所望の形状にカットでき、体内で治癒するまで形状を維持
(2) キチンナノファイバー/アパタイト複合材料の骨再生機能の評価 作製したキチンナノファイバー/アパタイト複合体の骨再生材料の能力を評価する。ラットの頭頂骨を欠損したモデルに対して複合スポンジを埋設して、組織学的に評価する。所定日数が経過した後、埋設物、皮膚、頭頂骨までを採材し、新生骨の形成、新生骨と骨梁の連続性、繊維性結合組織、炎症性細胞浸潤の有無などを組織形態計測により評価し、骨再生材料としての能力を検証し、その最適化を行う。具体的な目標 埋設2週後：連続した新生骨の再生と複合体の吸収、埋設4週後：骨形成の促進と新生骨の骨梁の連続性の増加、複合体の分解による断片化。2週および4週目において炎症性細胞の浸潤を認めない。
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Research Products
(36 results)
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[Journal Article] Chitin nanofibrils suppress skin inflammation in atopic dermatitis-like skin lesions in NC/Nga mice2016
Author(s)
Ryotaro Izumi, Kazuo Azuma, Hironori Izawa, Minoru Morimoto, Masaaki, Nagashima, Tomohiro Osaki, Takeshi Tsuka, Tomohiro Imagawa, Norihiko Ito, Yoshiharu Okamoto, Hiroyuki Saimoto, Shinsuke Ifuku
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Journal Title
Carbohydrate Polymers
Volume: 146
Pages: 320-327
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Protective effect of chitin urocanate nanofibers against ultravioletradiation2015
Author(s)
Ikuko Ito, Toshikazu Yoneda, Yoshihiko Omura, Tomohiro Osaki, Shinsuke Ifuku,Hiroyuki Saimoto, Kazuo Azuma, Tomohiro Imagawa, Takeshi Tsuka, Yusuke Murahata,Norihiko Ito, Yoshiharu Okamoto, Saburo Minami
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Journal Title
Marine Drugs
Volume: 13
Pages: 7463-7475
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Effects of oral administration of chitin nanofiber on plasma metabolites and gut microorganisms2015
Author(s)
Kazuo Azuma, Ryotaro Izumi, Mari Kawata, Tomone Nagae, Tomohiri, Osaki, Yusuke Murahata, Takeshi Tsuka, Tomohiro Imagawa, Norihiko Ito, Yoshiharu Okamoto, Minoru Morimoto, Hironori Izawa, Hiroyuki Saimoto, Shinsuke Ifuku
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Journal Title
International Journal of Molecular Sciences
Volume: 16
Pages: 21931-21949
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Effects of surface-deacetylated chitin nanofibers in an experimentalmodel of hypercholesterolemia2015
Author(s)
Kazuo Azuma, Tomone Nagae, Takeshi Nagai, Horonori Izawa, Minoru Morimoto, Yusuke Murahata, Tomohiri Osaki, Takeshi Tsuka, Tomohiro Imagawa, Norihiko Ito, Yoshiharu Okamoto, Hiroyuki Saimoto, Shinsuke Ifuku
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Journal Title
International Journal of Molecular Sciences
Volume: 16
Pages: 17445-17455
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Bioactive Gyroid Scaffolds Formed by Sacrificial Templating of Nanocellulose and Nanochitin Hydrogels as Instructive Platforms for Biomimetic Tissue Engineering2015
Author(s)
Jose Guillermo Torres-Rendon, Tim Femmer, Laura De Laporte, Thomas Tigges, Felix Gremse, Sara Zafarnia, Wiltrud Lederle, Shinsuke Ifuku, Matthias Wessling, John G. Hardy, Andreas Walther
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 27
Pages: 2989-2995
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Favorable effects of superficially deacetylated chitin nanofibrils on the wound healing process2015
Author(s)
Ryotaro Izumi, Shuntaro Komada, Kosuke Ochi, Lisa Karasawa, Tomohiro Osaki, Yusuke Murahata, Takeshi Tsuka, Tomohiro Imagawa, Norihiko Itoh, Yoshiharu Okamoto, Hironori Izawa, Minoru Morimoto, Hiroyuki Saimoto, Kazuo Azuma,Shinsuke Ifuku
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Journal Title
Carbohydrate Polymers
Volume: 123
Pages: 461-467
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Biological adhesive based on carboxymethyl chitin derivatives and chitin nanofibers2015
Author(s)
Kazuo Azuma, Masahiro Nishihara, Haruki Shimizu, Yoshiki Itou, Osamu Takashima, Tomohiro Osaki, Norihiko Itoh, Tomohiro Imagawa, Yusuke Murahata, Takeshi Tsuka, Hironori Izawa, Shinsuke Ifuku, Saburo Minami, Hiroyuki Saimoto, Yoshiharu Okamoto, Minoru Morimoto
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Journal Title
Biomaterials
Volume: 42
Pages: 20-29
DOI
Peer Reviewed
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