創傷治癒促進因子と熱応答性ナノバイオマテリアルを応用した低侵襲な組織再生療法

注射による骨造成を実現するためには、注入後に硬化することでスペースメイキングを行い、生体吸収に伴い骨形成因子が徐放され、新生骨に置換する機構が必要である。我々は、さらに体温付近で温度応答的にゲル化する特性に着目し、生体内に注入することをトリガーとして、骨形成因子の長期的に担持・徐放なゲル状へと変化する注入型生体材料の新規開発を本研究の目的に設定した。令和4年度は、前年度のPEG系ポリマーに加え、温度応答性注入型基材であるゲニピン架橋コラーゲンについて検討を加えた。ゲニピンによる架橋反応は低温下で数時間は流動性を維持する緩徐な反応であるが、37℃付近で架橋反応が亢進し急速にゲル化する特性を持つ。また、コレステロール修飾ヒアルロン酸を添加することで、塩濃度の変化によって自己集合したヒアルロン酸ゲル小球内に骨形成因子を封入し、それをゲニピン架橋コラーゲンと複合化することで、骨形成因子を二重にバインドする方法を考案した。続いて、PEG系ポリマーおよびゲニピン架橋コラーゲン系材料に対して骨形成因子としてスタチン系薬剤とナノハイドロキシアパタイトを添加し、動物実験からその骨形成効果について評価を行った。各材料をテフロンリングと共にマウス・ラット頭蓋骨上に8週間留置した実験において、ゲニピン架橋コラーゲン系材料を用いた群で垂直的骨量の増加を認めた。これにより、ゲニピン架橋コラーゲン系材料はスタチン系薬剤が持つ骨誘導能を阻害せず、実際に骨量の増加というアウトカムをもたらす可能性が示唆された。現在、この材料が有する骨形成効果を統計的に立証するために動物実験を継続している。

注射による骨造成を実現するためには、注入後に硬化することでスペースメイキングを行い、生体吸収に伴い骨形成因子が徐放され、新生骨に置換する機構が必要である。我々は、さらに体温付近で温度応答的にゲル化する特性に着目し、生体内に注入することをトリガーとして、骨形成因子の長期的に担持・徐放なゲル状へと変化する注入型生体材料の新規開発を本研究の目的に設定した。令和4年度は、前年度のPEG系ポリマーに加え、温度応答性注入型基材であるゲニピン架橋コラーゲンについて検討を加えた。ゲニピンによる架橋反応は低温下で数時間は流動性を維持する緩徐な反応であるが、37℃付近で架橋反応が亢進し急速にゲル化する特性を持つ。また、コレステロール修飾ヒアルロン酸を添加することで、塩濃度の変化によって自己集合したヒアルロン酸ゲル小球内に骨形成因子を封入し、それをゲニピン架橋コラーゲンと複合化することで、骨形成因子を二重にバインドする方法を考案した。続いて、PEG系ポリマーおよびゲニピン架橋コラーゲン系材料に対して骨形成因子としてスタチン系薬剤とナノハイドロキシアパタイトを添加し、動物実験からその骨形成効果について評価を行った。各材料をテフロンリングと共にマウス・ラット頭蓋骨上に8週間留置した実験において、ゲニピン架橋コラーゲン系材料を用いた群で垂直的骨量の増加を認めた。これにより、ゲニピン架橋コラーゲン系材料はスタチン系薬剤が持つ骨誘導能を阻害せず、実際に骨量の増加というアウトカムをもたらす可能性が示唆された。現在、この材料が有する骨形成効果を統計的に立証するために動物実験を継続している。