生体骨と力学的に調和した生分解性テーラードマテリアルの開発とその生体適合性

开发与活骨机械相容及其生物相容性的可生物降解定制材料

基本信息

批准号：
15700338
负责人：
相澤守
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は骨粗鬆症などに苦しむ方々が実社会で大いに活躍できるような高度医療・福祉を実現することである。骨の性質は性差や加齢に伴い変化するため、患者一人一人のニーズにあった材料「テーラードマテリアル」を創製するには互いに性質の異なるセラミックスとポリマーとのハイブリッド化が重要な要素技術となる。そこで、本研究では、生体内で力学的に調和しながら最終的に自家骨と置換される新規な無機/有機ハイブリッドを創出する。本研究は以下の3つのプロセス、1)生分解性リン酸三カルシウム(TCP)セラミックスの作製、2)生体骨と力学的に調和した生分解性TCP/ポリ乳酸(PLLA)ハイブリッドの創製、3)その生物学的評価に基づいて推進している。ハイブリッド化は開放気孔からなるTCP多孔体をマトリックスとして、その気孔内にPLLAを導入し、TCPとPLLAとが三次元的に相互連結した微細構造を構築する。もし、マトリックスであるTCP多孔体の気孔率を制御できれば最終的に得られるハイブリッドのヤング率を制御可能となる。上記の視点にたち、平成15年度はTCP多孔体の作製条件の検討を検討し、リン酸カルシウムファイバーから気孔率を40%から55%の範囲で任意に制御可能なTCP多孔体を作製した。ついで、平成16年度はこの多孔体の内部に酵素重合法によりPLLAを導入して緻密なTCP/PLLAハイブリッド材を創製した。このTCP/PLLAハイブリッドは相対密度が95%程度と緻密な構造をしており、その力学特性は既存のバイオマテリアルの中では生体骨のそれに近い。平成17年度は得られたハイブリッドの生体適合性の評価に注力した。すなわち、作製したハイブリッド材に骨芽細胞を播種し、その初期付着率・細胞増殖性・細胞形態・細胞分化・石灰化について調査した。その結果、ポジティブコントロールであるアパタイトセラミックスと比較して、本ハイブリッド材はアパタイトと遜色ない優れた生体適合性を有することが見出された。今後はin vivoでの動物実験による検証が必要である。

这项研究的目的是实现先进的医疗和福利，这将使患有骨质疏松症和其他疾病的人们能够在现实世界中发挥重要作用。骨骼的特性随性别差异和年龄的变化而变化，因此为了创建一种称为“量身定制材料”的材料，以满足每个患者的需求，陶瓷和具有不同特性的聚合物的杂交是重要的元素技术。因此，在这项研究中，我们创建了一种新型的无机/有机杂种，该混合体在体内机械地和谐，最终取代了自体骨。这项研究是根据以下三个过程进行的：1）生物降解的磷酸三氯（TCP）陶瓷的产生，2）创建可生物降解的TCP/Polylactic酸（PLLA）杂种，这些杂交酸（PLLA）与生物学骨骼机械地协调，以及3）生物学评估。杂交涉及使用由开放孔组成的TCP多孔物体作为基质，并将PLLA引入孔中，从而创建一个微结构，其中TCP和PLLA在三个维度中互连。如果可以控制矩阵TCP多孔材料的孔隙率，则可以控制混合体的最终Young模量。从上述角度来看，在2003年，我们研究了制备TCP多孔物体的条件，并生产了TCP多孔体，这些物体可以从磷酸钙纤维中的40％至55％的范围内自由控制。 2004年，使用酶聚合方法将PLLA引入多孔体中，以创建致密的TCP/PLLA杂种材料。该TCP/PLLA杂种具有致密的结构，相对密度约为95％，其机械性能与现有生物材料之间的生物骨骼相似。 2005年，我们专注于评估所获得的杂种的生物相容性。换句话说，将成骨细胞播种到制备的杂种材料中，并研究了初始粘附率，细胞增殖，细胞形态，细胞分化和钙化。结果，发现这种杂种材料具有与磷灰石陶瓷相当的出色生物相容性，这是一个阳性对照。将来，需要在体内使用动物实验进行验证。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

M.Kawata, I.Okada, S.Koda, M.Aizawa et al.: "Development of porous ceramics with, well-controlled porosities and pore sizes from apatite fibers and their evaluations"J.Mater.Sci.Mater.Med.. in press. (2004)

M.Kawata、I.Okada、S.Koda、M.Aizawa 等人：“利用磷灰石纤维开发具有良好控制孔隙率和孔径的多孔陶瓷及其评估”J.Mater.Sci.Mater.Med。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

M.Aizawa, H.Shinoda, M.Matsumoto, Y.Toyama et al.: "Development and Biological Evaluation of Apatite Fiber Scaffolds with, Large Pore Size and High Porosity for Bone Regeneration"Key Engineer.Mater.. 240-242. 647-650 (2003)

M.Aizawa、H.Shinoda、M.Matsumoto、Y.Toyama 等人：“用于骨再生的大孔径和高孔隙率磷灰石纤维支架的开发和生物学评价”Key Engineer.Mater. 240-242。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Fabrication of Porous Tricalcium Phosphate Ceramics from Calcium-phosphate Fibers for a Matrix of Biodegradable Ceramics/polymer Hybrids

用磷酸钙纤维制备多孔磷酸三钙陶瓷作为可生物降解陶瓷/聚合物杂化物的基质

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Phosphorus Res.Bull. 17
影响因子：
0
作者：
M.Aizawa;M.Ito;Y.Takeoka;M.Rikukawa;I.Okada
通讯作者：
I.Okada

M.Aizawa, A.Porter, S.Best, W.Bonfield: "Microstructual changes of Single-crystal Apatite Fibres during heat treatment"Key Engineer.Mater.. 254-256. 915-918 (2004)

M.Aizawa、A.Porter、S.Best、W.Bonfield：“热处理期间单晶磷灰石纤维的微观结构变化”Key Engineer.Mater. 254-256。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

In Vitro Biological Evaluations of Three-Dimensional Scaffold Developed from Single-crystal Apatite Fibres for Tissue Engineering of Bone

用于骨组织工程的单晶磷灰石纤维三维支架的体外生物学评价

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Phosphorus Res.Bull. 17
影响因子：
0
作者：
M.Aizawa;H.Shinoda;H.Uchida;I.Okada;T.J.Fujimi;N.Kanzawa;H.Morisue;M.Matsumoto;Y.Toyama
通讯作者：
Y.Toyama