生体力学的環境下で機能しうる複合型椎間板再生基盤の開発

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本研究は,人口の高齢化に伴い急増している退行性変性変化を原因とする複数の不安定脊椎疾患に対する治療法として,現在全世界的に広く行われている脊椎固定術の治療概念に根本的に内在する固定隣接障害を解決すべく,生体力学的に過酷な環境下である脊柱において生体力学的および細胞生理学的に機能しうる複合型細胞移植基盤を開発することを目的としている.本研究により開発されるデバイスは,低活性である髄核細胞の移植基盤としての役割と椎間板の生体力学的環境を制御する生体力学的強度・可動性を持ち合わせていることが求められる.具体的にはデバイスの外層(周辺部)に,主に強度・可動性といった生体力学的特性を求めたパートを配置し,内層(中心部)に,細胞移植基盤としての生物学的特性を求めたパートを配置する複合型の構造を計画した.研究初年度である当該年度は,上述した条件を満たす生体材料を選定することであった.まず,主に強度・可動性といった生体力学的特性を求めた外層部に適した材料の選定を行った.脊椎外科に応用される生体材料はセラミックスや高分子化合物などがあげられるが,本研究では,本研究代表者が所属する研究機関で開発が進められている人工椎間板に使用している超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)の表面を低分子量ポリエチレン(LLDPE)で被覆した微細線維を三次元的に織り上げた三次元織物(three-dimensinal fabric以下3-DF)を応用した.3-DFは繊維の軸方向,配向比や繊維密度を自在に変化させることで,生体椎間板が有する異方性や粘弾性を模擬したBiomimeticな特性を作りだすことができる.この特性を応用することにより本研究により開発されるデバイスの外層(周辺部)に最適なコンポーネントを作成することが可能であった.