形状融合性に優れた高機能骨組織再生材料の創製

创造具有优异形状融合特性的高功能骨组织再生材料

基本信息

批准号：
20J11470
负责人：
千釜広己
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、カイコ由来の生糸織物に金属を担持させることで、複雑な形状の骨欠損部への高いフィット性、早期の骨組織の修復、および手術部位の菌感染症の予防を同時に行える高機能な骨補填材料の創製を目指した。これまで、カルシウムを担持した生糸織物が、織物特有の自在な変形能に加えて、骨との馴染みの向上、大腸菌に対する抗菌性を示したことから目的の要件を満足し得ることが明らかになっていた。さらに、同材料の抽出物は、前骨芽細胞の増殖を大きく阻害しなかったことから、人体に埋入された際に、周辺組織に深刻なダメージを与える可能性が低いことも示唆された。本年度は、細胞の増殖だけでなく、機能についても注目し、特に材料が前骨芽細胞の分化に与える影響について調べた。一般に、前骨芽細胞は分化を経て成長し骨組織の成熟に寄与するが、その初期過程において、アルカリフォスファターゼ（ALP）を産生する。そこで、まずは、同材料の抽出物が細胞のALP産生に与える影響について調べた。その結果、カルシウムを担持させた生糸織物の抽出物は、細胞のALP産生を著しく阻害しなかった。さらに、生糸織物表面の主成分であるセリシンが前骨芽細胞のコラーゲンおよびオステオカルシンの産生に与える影響についても調べた。これらも、ALPと同様に、前骨芽細胞の分化過程で産生される物質である。その結果、興味深いことに、セリシンは100 μg/mLの濃度において、細胞のコラーゲン産生を阻害することなく、オステオカルシンの産生を有意に促進することが分かった。これは、セリシンが、前骨芽細胞の分化後期過程を促進し、骨組織を早期に治療し得ることを示唆している。以上の結果により、カルシウムを生糸織物に担持すれば、周辺組織に大きなダメージを与えることなく、目的とする高いフィット性、早期の骨組織修復、菌感染症の予防を同時に成し得る材料が実現できることが分かった。

在这项研究中，我们旨在创建一种高度功能的骨填充材料，该材料可以同时为复杂形状的骨缺损提供高拟合度，尽早修复骨组织，并通过携带金属来预防手术部位的细菌感染。到目前为止，据透露，携带钙的原始丝绸织物可以满足所需的需求以及织物所特有的柔性可变形性，以及具有针对大肠杆菌的骨骼和抗菌特性的改进的容纳。此外，由于该材料的提取物并未显着抑制骨细胞前细胞的增殖，因此建议在植入人体时很可能会对周围的组织造成严重损害。今年，我们不仅将重点放在细胞增殖上，而且集中在功能上，并研究了材料对培训细胞分化的影响。通常，促肌细胞通过分化生长并有助于骨组织成熟，但是在早期阶段，它们产生了碱性磷酸酶（ALP）。因此，我们首先研究了同一材料提取物对细胞中ALP产生的影响。结果，携带钙的生丝织物提取物并未显着抑制细胞中的ALP产生。此外，还研究了Sericin（生丝织物表面的主要成分）对亲构层细胞中胶原蛋白和骨钙素的产生的影响。像ALP一样，这些也是在培养细胞分化过程中产生的物质。有趣的是，结果发现，塞他蛋白在不抑制细胞胶原蛋白产生的情况下显着促进骨钙素的产生。这表明Sericin可以促进成核细胞的晚期分化过程，并尽早治疗骨组织。以上结果表明，如果钙是在生丝织物上进行的，则可以实现可以同时实现所需的高拟合度，早期骨组织修复并防止细菌感染而不会对周围组织造成重大损害的材料。