軟骨組織再生を志向し成長因子の空間運動性を最適化したインジェクタブルIPNゲル

可注射的 IPN 凝胶，具有优化的生长因子空间流动性，旨在促进软骨组织再生

• 批准号: 19J13789
• 负责人: 石川 昇平
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13789/
• 关键词: ハイドロゲル; 自己組織化ペプチド; 軟骨組織再生; 成長因子; 空間運動性

本研究においては、超高齢化社会の進行に伴い急増する軟骨疾患患者への低侵襲性治療を実現すべく、効率的に関節軟骨組織を再生可能な患部注入型(インジェクタブル)ゲルの開発を行った。その材料として我々は、微細構造により細胞分化を促すRADA16の繊維網目を、天然高分子であるキトサン糖鎖(CH)を両末端スクシンイミド化ポリエチレングリコール(NHS-PEG-NHS)を用い架橋した網目(CH/PEG)を選択し、それらネットワークを構造化したゲルを作成した。このゲルは、双方のネットワークのゲル化メカニズムとゲル化速度が異なるためネットワークの形成を阻害することなく、網目独自の機能を発揮可能である。本ゲルに軟骨細胞を包埋し三次元培養を行うと、従来の臨床材料と比較し軟骨細胞の活性が大幅に増加したため、本ゲルは従来の再生医療材料に替わる足場材料となることが期待される。さらに、本ゲルに分解性を付与することも、架橋剤に対し分解性を付与することで容易に可能であり、分解に伴いゲルに包埋した軟骨細胞の機能も顕著に向上した。最後に、分解に伴いゲルに内包した成長因子の空間運動性を向上させることで、軟骨細胞との接触頻度を高めることを目論んだ。ゲルのネットワークに高い空間運動性を有する高分子架橋剤を用いて成長因子を固定すると、ゲルの分解に伴い成長因子の運動性は向上し、それに伴い軟骨細胞の機能も向上した。以上より、本戦略により開発した材料は、相乗的に細胞機能を向上可能な足場であり、効率的に軟骨を再生可能な低侵襲性治療を実現する。

This study aims to develop a low-invasive treatment for patients with cartilage disorders associated with rapid growth in a highly industrialized society. The material and microstructure of RADA16 are selected and constructed by using CH/NHS as a bridge. The two sides of the mesh are different in the speed of the mesh formation, and the mesh function can be developed independently. The activity of chondrocytes was greatly increased in comparison with that of chondrocytes in three-dimensional culture, and the activity of chondrocytes was greatly increased in comparison with that of chondrocytes in three-dimensional culture. The function of chondrocytes is not easy, but it is easy to decompose them. Finally, the spatial mobility of the growth factor in the inner envelope is increased, and the contact frequency of chondrocytes is increased. The high spatial mobility of chondrocytes is associated with the immobilization of growth factors. The above development of the material is related to the improvement of cell function, the possibility of cartilage regeneration, and the possibility of less invasive treatment.

项目成果

Enhanced Function of Chondrocytes in a Chitosan-based Hydrogel to Regenerate Cartilage Tissues by Accelerating Degradability of the Hydrogel via a Hydrolysable Cross-Linker

通过可水解交联剂加速水凝胶的降解性，增强基于壳聚糖的水凝胶中软骨细胞再生软骨组织的功能

• DOI: 10.1002/app.48893
• 发表时间: 2019
• 期刊: J. Appl. Polym. Sci.
• 作者: Shohei Ishikawa;Kazutoshi Iijima;Daisuke Matsukuma;Michihiro Iijima;Shigehito Osawa;and Hidenori Otsuka
• 通讯作者: and Hidenori Otsuka

Improvement of Hepatic Functions by Spheroid Formation and Culture with Fibroblasts in 3D Silica Nonwoven Fabrics

3D 二氧化硅无纺布中成纤维细胞的球体形成和培养改善肝功能

• DOI: 10.1166/jnn.2019.16103
• 发表时间: 2019
• 期刊: J. Nanosci. Nanotechnol.
• 作者: Shohei Ishikawa;Kazutoshi Iijima;Kohei Sasaki;Masaaki Kawabe;and Hidenori Otsuka
• 通讯作者: and Hidenori Otsuka

Chemical Conjugation of Growth Factor Having Spatial Motility with Degradable IPN gel for the Promotion of Cartilage Tissue Regeneration

具有空间运动性的生长因子与可降解IPN凝胶的化学结合促进软骨组织再生

• 发表时间: 2019
• 作者: Shohei Ishikawa;Hiro Yamaguchi;Kazutoshi Iijima;Shigehito Osawa;Michihiro Iijima;Hidenori Otsuka
• 通讯作者: Hidenori Otsuka

Enhanced Function of Chondrocytes in Degradable IPN gel by Accelerating Spatial Motility of Chemically Conjugated Growth Factor via PEG Linker in Hydrogel

通过水凝胶中的 PEG 连接体加速化学共轭生长因子的空间运动，增强可降解 IPN 凝胶中的软骨细胞功能

• 发表时间: 2019
• 作者: Shohei Ishikawa;Hiro Yamaguchi;Kazutoshi Iijima;Shigehito Osawa;Michihiro Iijima;Hidenori Otsuka.
• 通讯作者: Hidenori Otsuka.

分解性による空間固定された成長因子の運動促進を伴うIPN 型インジェクタブルゲルの軟骨再生足場としての機能向上

改善 IPN 型注射凝胶作为软骨再生支架的功能，通过降解性促进空间固定生长因子的运动

• 发表时间: 2019
• 作者: Shohei Ishikawa;Hiro Yamaguchi;Kazutoshi Iijima;Shigehito Osawa;Michihiro Iijima;Hidenori Otsuka.;石川昇平・山口紘・大澤重仁・飯島一智・飯島道弘・大塚英典
• 通讯作者: 石川昇平・山口紘・大澤重仁・飯島一智・飯島道弘・大塚英典