早期骨再生を実現するための血管網を有する人工骨の開発

开发具有血管网络的人造骨以实现早期骨再生

基本信息

批准号：
21K09951
负责人：
壷井莉理子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K09951/
关键词：
骨補填材人工骨血管内皮細胞生体材料

项目摘要

人工骨に血管網を導入するために、まずは連通孔を持つ市販の骨補填材を使用して、三次元細胞培養を行った。市販されているネオボーン（ハイドロキシアパタイト（HAp））を使用し、ヒト臍帯静脈内皮細胞（HUVEC）が人工骨内で管腔構造を形成するために必要な条件を検討した。具体的には、血管内皮細胞増殖因子を含んだ増殖培地（EGM2-MV）を使用し、HUVECを人工骨上で最長１４日間培養した後に走査型電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、培養３日後に人工骨内部に細胞が付着している様子が観察され、培養14日後においても同様に細胞が接着していることが分かった。続いて、人工骨内に細胞を三次元的に配置するために、人工骨にマトリゲルまたはゼラチンハイドロゲルを浸潤させた状態でHUVECを培養した。マトリゲルを使用した場合は細胞が人工骨内部まで侵入しなかったが、ゼラチンハイドロゲルを浸潤させた試料では人工骨内部において細胞が非接着状態で存在していることが分かった。上記の検討では、培養期間を延長しても管腔構造の形成が観察できなかったため、本研究の再開後は血小板由来成長因子や線維芽細胞増殖因子を併用することで管腔形成を促す予定である。さらに、生体非吸収性材料であるHApと、生体内で吸収・骨置換される性質をもつβリン酸三カルシウム（β-TCP）を組み合わせることで、より早期の骨再生が可能であると考えられるため、HAp/β-TCP多孔性複合体の作製およびその物性評価も今後行っていく予定である。

为了将血管网络引入人造骨骼，首先使用带有通信孔的市售骨填充剂进行三维细胞培养。使用商业上可用的Neobone（羟基磷灰石（HAP）），研究了人工骨内形成腔内结构的人脐静脉内皮细胞（HUVEC）所需的条件。具体而言，使用含有血管内皮细胞生长因子的生长培养基（EGM2-MV），将HUVEC在人造骨上培养长达14天，然后使用扫描电子显微镜观察。结果，观察到培养后三天将细胞附着在人造骨上，并且细胞在培养后14天也附着在人造骨的内部。随后，将HUVEC培养在人造骨骼中，用矩阵或明胶水凝胶浸入人造骨中，以将细胞三维放置在人造骨中。当使用Matrigel时，细胞没有进入人造骨的内部，但是发现细胞存在于人造骨的内部，以非粘附状态的人造骨骼内部存在，其中明胶水凝胶被浸润。在上述研究中，即使延长了培养期后，也没有观察到腔结构的形成，因此在恢复本研究后，计划通过使用血小板来源的生长因子和组合中的成纤维细胞生长因子来促进腔形成。此外，人们认为，通过将一种不可吸收的材料与β-三氯磷酸盐（β-TCP）相结合，其具有被体内骨骼吸收和代替的特性，它可以实现更快的骨骼再生，因此，我们计划使多孔的HAP/β-TCP变得复杂，并使其在物理属性上进行复杂性，以使其具有复杂性。