形状融合性に優れた高機能骨組織再生材料の創製

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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。