骨伝導性を有する各種生体材料が骨芽細胞の分化に及ぼす影響

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骨伝導性を有する生体材料がなぜ骨伝導性を示し、骨添加を生ずるようになるのか、その詳細なメカニズムはこれまで明確にはされていなかった。そこで今回、骨伝導性のメカニズムを解明することを目的に、数種類の骨伝導性を有する生体材料上で、培養ヒト骨芽細胞を培養し、生体材料が骨芽細胞の増殖および分化に及ぼす影響を生化学的、分子生物学的手法で解析することにより骨伝導性を客観的、数量的に解析し検討を行った。各種生体材料(金属系材料は純チタン、リン酸カルシウム系材料はハイドロキシアパタイトおよびリン酸三カルシウム、ガラス系材料は生体活性ガラス、プラスチック系材料はculture plastic dish)の表面粗さを非接触型表面粗さ測定機にて測定した。その結果、多孔体を有するリン酸カルシウム系材料の平均表面粗さが大きかった。そのため、材料表面を均一な荒さにするため試料の作製および調整を行った。ついで、調整した各種生体材料上でヒト骨芽細胞を培養し、細胞増殖および分化に及ぼす影響について検討した。その結果、細胞増殖はculture plastic dishが一番大きかった。また、リン酸カルシウム系材料では骨芽細胞の分化マーカーであるアルカリフォスファターゼ活性において高い値を示した。一方、純チタンにおいては、最も骨芽細胞の増殖率が小さかった。この原因を検索するため、リン酸カルシウム系材料(ハイドロキシアパタイトおよびリン酸三カルシウム)を疑似体液および培養液に浸漬した。その結果、ハイドロキシアパタイトの場合溶液中のカルシウムイオンは一定であったが、リン酸三カルシウムの場合カルシウムイオンは上昇を示した。このことから、骨伝導性を有する生体材料は表面の粗さが一定であった場合、溶出するイオンに影響を受けることが示唆された。