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

基本信息

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

项目摘要

(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）创建骨模拟结构：改善了2021年创建的方法，重新调整了钙化诱导的溶液的Ca和Pi浓度，并用均匀钙化的胶原纤维层成功地涂有细胞培养的底部。 X射线衍射（XRD）分析显示羟基磷灰石（HA）晶体的峰值，并且证明HA晶体像生物骨骼一样沉积。但是，CA/P比约为1.4，低于HA晶体的理论值（1.67），预计将包含以外的少量晶体。（b）在钛材料表面上开发骨模拟涂层技术：作为参考，HA晶体被涂在带有HA晶体的钛材料表面上。结果表明，可以按顺序将晶体浸入碱性SBF和正常的SBF中来生长。据建议，生长的晶体包含HA，但CA/P比约为1.3，其他晶体成分可能混合在一起，因此有必要增加HA的丰度比。此外，还将胶原原纤维成功地涂在钛材料表面的晶体层上，但原纤维的方向较低。将来需要改善这一点。（c）阐明干细胞对骨模拟结构的反应性：首先，人骨骨髓来源的间质干细胞（HMSC，Lonza Co.，Ltd。）在原纤维涂层上培养，当我们试图检测碱磷酸酶（ALP）活性时，我们试图通过Aliz calniz Alization and Indistor（Or）的指标（Or）的指标（er孔）的指标（ALKaline磷酸酶（ALP）活性）进行培养。染色后，前者还产生了一个问题，即提取了在ALP提取过程中覆盖的胶原蛋白层。此外，在后一种情况下，胶原蛋白层自发钙化和AR阳性，使用两种方法的标准方法无法掌握成骨细胞分化的状态。当前，我们正在开发技术，以分析使用QPCR分析干细胞的基因表达谱。