骨再生を目的とした表面修飾高機能化カーボンナノチューブの開発

用于骨再生的表面改性和高功能碳纳米管的开发

基本信息

批准号：
12J06076
负责人：
平田恵理
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

CNTsは表面にタンパクなどを修飾することにより, 生体適合性を付与するだけでなく目的に応じて高機能化することが可能である. 線維芽細胞増殖因子(FGF)は, 骨髄間質細胞(BMSC)の増殖を促進することがすでに報告されている. また, 初期の骨再生を促進することも報告されている. そこで本研究では, CNTsを表面修飾として骨再生に応用するために, FGFをCNTsに化学的に修飾した高機能化CNTs (FGF-CNTs)を開発した.FGFを化学的に修飾後も, 細胞増殖に対する効果は維持されていた. また, FGF-CNTsをコラーゲンスポンジ表面にコートした, FGF-CNTコートスポンジを作製し, ラット頭頂部の骨膜下に埋入したところ, スポンジのポア内部に骨形成が観察された. これは, 骨形成時においてCNTsがスポンジの構造を保持し, 表面のFGFが骨形成を促進したと考えられた. この方法を用いて, 骨誘導性低分子ペプチドをCNTsに修飾し, さらに安全で効果的な骨形成のための高機能化CNTsを開発している.また, CNTsの長期的な安全性の評価のために, CNTsでコートしたコラーゲンスポンジ(CNTコートスポンジ)をラット大腿骨に埋入し, 2年後にサンプリングしTEMにて周囲組織を観察した. コラーゲンは全て吸収されており, 残存したCNTsの起炎性は弱く, マクロファージ等に貧食された. さらに, CNTsは組織内部で分散していた. これより, CNTsは生体適合性が高く, 生体内では分散する傾向があることが示された.

CNT不仅提供生物相容性，而且还可以根据目的来启用高功能。已经报道了成纤维细胞生长因子（FGF）来促进骨髓基质细胞的增殖（BMSC）。还据报道它促进了早期骨再生。因此，在这项研究中，为了将CNT作为骨再生的表面修饰，我们开发了高度功能的CNT（FGF-CNT），FGF对CNT进行了化学修饰。即使在FGF的化学修饰之后，也维持对细胞增殖的影响。此外，制备了FGF-CNT涂层的海绵，并在胶原蛋白海绵的表面上涂有FGF-CNT，并在大鼠头部顶部的骨膜下植入。在海绵的孔内观察到骨形成。人们认为CNT在骨形成过程中保留了海绵的结构，而表面上的FGF促进了骨形成。使用这种方法，将骨诱导的小分子肽修改为CNT，并开发了高功能性的CNT，以实现安全有效的骨形成。此外，为了评估CNT的长期安全性，将涂有CNT的胶原蛋白海绵（CNT涂层的海绵）植入了大鼠股骨，并在两年后通过TEM观察到周围的组织。所有胶原蛋白被吸收，残留的CNT具有较弱的炎症作用，并且CNT被巨噬细胞等食用。此外，CNT在组织内分散。这表明CNT是高度生物相容性的，并且倾向于在体内分散。