Biomedical application of fish collagen: Development of the bone-mimetic collagen-fibril coating on the titan-made bone implant

鱼胶原蛋白的生物医学应用：钛制骨植入物上仿骨胶原纤维涂层的开发

• 批准号: 21H04731
• 负责人: 都木 靖彰
• 金额: $ 26.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04731/
• 关键词: コラーゲン線維コーティング; 再生医療チタン材料; 表面加工; 骨誘導; 水産廃棄物利用; 再生医療用チタン材料

(a) 骨ミメティック構造の創出：　2021年度に創出した方法を改良し，石灰化誘起溶液のCa・Pi濃度を再調整し，細胞培養ウェル底面に一様に石灰化したコラーゲン線維層をコーティングすることに成功した．X線回折（XRD）解析ではヒドロキシアパタイト（HA）結晶のピークが観察され，生体骨同様にHA結晶が沈着していることが証明された．ただし，そのCa/P比は約1.4で，HA結晶の理論値（1.67）より低く，HA以外の結晶体を少量含むと予想された．（b）チタン材料表面への骨ミメティックコート技術の開発：　Yabutsuka (2020)を参考として，チタン材料表面にHA結晶をコーティングした．その結果，アルカリSBFと正常SBFに順番に浸漬することで，結晶を成長させ得ることを示した．成長した結晶にはHAが含まれることが示唆されたが，Ca/P比は1.3程度と他の結晶成分が混在する可能性があり，HAの存在比を増加させる必要がある．なお，チタン材料表面にコーティングした結晶層にコラーゲン原線維をコーティングすることにも成功したが，線維の配向性が低かった．今後この点の改良が必要である．(c) 骨ミメティック構造に対する幹細胞反応性の解明：　まず原線維コーティング上にヒト骨髄由来間葉系幹細胞（hMSC，ロンザ株式会社）を培養し，骨芽細胞分化指標として頻用されるアルカリフォスファターゼ（ALP）活性とアリザリンレッド（AR）染色による石灰化物の検出を試みたところ，前者ではALP抽出時にコーティングしたコラーゲン層も抽出されるという問題が生じた．また，後者ではコラーゲン層が自発的に石灰化してAR陽性となることが示され，両者を用いた定法では骨芽細胞分化状態の把握ができなかった．現在，qPCRを用いた幹細胞の遺伝子発現プロファイルの解析技術開発を進めている．

(a) Osteopathic acid production: the method was improved in 2021, the solution was Ca ·Pi and then adjusted, and the cell culture was used to determine the bottom surface of the solution. X-ray back analysis (XRD) analysis X-ray back-analysis (XRD) analysis of X-ray back-analysis (XRD) The microstructure of raw bone is similar to that of HA, and the ratio of Ca/P is about 1.4m. the crystal structure of HA is low, and a small amount of metal is found in crystals other than HA. (B) the surface of raw materials contains a small amount of preconceived metal. (B) the surface of the alloy material is used to evaluate the performance of the technology: Yabutsuka (2020) Ref. The surface of the alloy material is characterized by HA crystal. The results show that the SBF is normal, the SBF is immersed in the temperature, and the growth of the crystal shows that the growth of the crystal shows that the growth is true. The growth of the crystal, the content of the HA, the temperature, the growth, the temperature, the growth, the growth, There is a difference between HA and other materials. The results show that the surface of the material is better than that of the material. In the future, it is necessary to improve the quality of the cells. (C) the bone samples were made and the cellular reactivity was explained. The cause of the disease was the origin of the bone cells (hMSC). The differentiation of bone bud refers to the treatment of bone bud cell differentiation by staining the limestone with the active ALP (AR). When the ALP is extracted, the former does not affect the extraction of DNA, and the problem of extraction is not correct. The latter is used to analyze the status of bone bud differentiation. Now, the qPCR system is used to improve the analysis technology of bone bud differentiation.

项目成果

石灰化コラーゲン原線維の細胞培養ウェルへのコーティング技術の開発

钙化胶原原纤维细胞培养孔涂层技术的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 生末学，東藤正弘，浦和寛，都木靖彰