Finding the Nanoscale Forces Experienced by a Single Osteoblast and Fibroblast on Nanoporous Implants

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整形外科・歯科において用いられるインプラントの表面改質により、表面の生物活性の制御、細胞接着や生体適合性の調節が可能となり、長期間のインプラント安定化につながる。本研究では、インプラント用チタンナノポーラス材料に対する骨芽細胞・線維芽細胞のナノ力学接着特性を原子間力顕微鏡（AFM）を用いて評価するための基礎検討を行った。まず、AFMカンチレバーの表面化学修飾により、カンチレバー表面に細胞を付着させる手法をいくつか検討し、それぞれの手法の課題点を抽出した。カンチレバー先端に結合させたマイクロビーズへの非特異的な細胞接着性が問題となったため、事前に表面修飾したマイクロビーズをカンチレバーに結合させることで、マイクロビーズ表面にのみ細胞を付着させる手法を提案した。次に、細胞を保持したAFMカンチレバーをチタンナノポーラス材料表面に押し付け、これを引き離す際のナノニュートンスケールの力計測の可能性を探った。本実験の結果、ナノポーラス材料と細胞との初期接着力を計測できることは確認できたが、中長期にわたるインプラントの安定性評価に対して、新たなナノ力学特性評価の開発の必要性が明らかとなった。実験のハイスループット化のため、ナノポーラス材料をマイクロビーズに表面作成するなどのさらなる改善案が挙げられた。また、in vivo内における細胞状態が本in vitro実験に反映されるかなど、今後検討すべき課題を議論することができた。