規格化ナノ構造チタンによる接着蛋白質を介した組織形成制御可能な生体材料開発

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インプラントは優れた治療戦略だが、長い治療期間が問題になる。治癒期間短縮には骨結合の促進が必要であるが、骨結合に関わる接着蛋白質が十分に解析されておらず、チタンと骨の結合機構自体が解明されていない。骨結合機構、接着蛋白質探索には再現性を持ったナノサイズのチタン表面構造形成が必要であるが、技術的制約から、これまでに規格化ナノタン構造形成は達成されていない。そのためチタン表面のナノサイズ構造研究は臨床応用に至る十分なエビデンス構築に至っていない。本申請において我々は規格化ナノチタン構造形成に成功し、チタン表面の極微量な結合物質の解析と、骨結合機構の解明が可能となった。規格化ナノ構造形成技術は至適構造形態付与により意図的に骨結合を促進させることが可能であり、さらに本研究で見出されたナノ構造と細胞機能・組織形成制御機構を応用し、骨形成促進、細胞誘導、感染防御などの周辺組織の制御機能を持つ生体活性材料の開発が可能となる。本研究においてはナノレベル平滑基板における細胞挙動およびナノサイズ規格化構造における細胞挙動を観察しナノ構造によって細胞機能の制御が効果どうかを検討した。ナノサイズ洗浄構造は既存のマイクロ構造基盤よりも小さく、細胞自体が形態学的に換入できないサイズの構造であるにもかかわらず、細胞挙動を制御可能であった。細胞自体の挙動制御可能なナノサイズ感受性は25nm以上が必要であることがわかった。一方で細胞増殖に関わる基盤の表面粗さに対する細胞の感受性は、0.6nmと1.7nmのちがいを感受可能であった