カーボネイトアパタイトの高い骨伝導能・骨再生能を細胞の分子メカニズムから解明する

从细胞分子机制阐明碳酸盐磷灰石的高骨传导性和骨再生能力

基本信息

批准号：
21H03139
负责人：
宮本洋二
金额：
$ 11.32万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、表面粗さや表面形状がほぼ同じハイドロキシアパタイトとカーボネイトアパタイトを作製し、この上で骨芽細胞様細胞（MC3T3-E1細胞）を培養し、遺伝子およびmiRNAの発現変化をマイクロアレイにて解析し、カーボネイトアパタイトの優れた骨伝導、骨新生の分子メカニズムを検索する。表面粗さや表面形状がほぼ同じで、材質だけが異なるカーボネイトアパタイトとハイドロキシアパタイト試料の作製を試みた。まず炭酸カルシウム粉末を油圧プレス機で一軸加圧成型し、350℃の炭酸ガス循環下で焼結することで炭酸カルシウムディスクを作製した。作製したディスクをリン酸水素ナトリウム水溶液に浸漬することで、溶解析出反応を利用して炭酸アパタイトに組成変換させた。次にハイドロキシアパタイトを同様に一軸加圧成型し、焼結する温度を変化させることで、表面性状を変化させ、カーボネイトアパタイトと表面粗さがほぼ同じディスクの作製に成功した。この表面性状が同じディスクを用いて培養実験を行った。直径15mm、厚み1mmのカーボネイトアパタイト、ハイドロキシアパタイトディスク上で骨芽細胞様細胞（MC3T3-E1細胞）を6時間培養した後、Trizol(Invitrogen)によりtotal RNAを回収した。材質の違いによるMC3T3-E1細胞の遺伝子およびmiRNAの発現変化をマイクロアレイ解析している。今後はカーボネイトアパタイトの骨伝導能・骨再生能の分子メカニズムを検索していく。また、前駆体に硫酸カルシウムを使用し、組成変換時の温度を変えることで、表面性状が同じで異なる炭酸含有量を有するカーボネイトアパタイトディスクの開発に成功した。このディスクを用いて同様に培養実験を行い、炭酸含有量の違いによる骨形成能の影響も検索している。今後はin vivoでの検証実験と共に、解析を実施する予定である。

在这个研究项目中，我们创建了具有几乎相同的表面粗糙度和表面形状的羟基磷灰石和碳酸盐磷灰石，在其上培养成骨细胞样细胞（MC3T3-E1细胞），并使用微阵列测量基因和miRNA表达的变化，我们将进行分析。寻找碳酸盐磷灰石优异骨传导及骨新生的分子机制。我们尝试制造碳酸盐磷灰石和羟基磷灰石样品，它们具有几乎相同的表面粗糙度和形状，但仅在材料上有所不同。首先，使用液压机对碳酸钙粉末进行单轴压力成型，并在350℃的循环二氧化碳气体下进行烧结，以生产碳酸钙盘。通过将制备的盘浸入磷酸氢钠水溶液中，利用溶解沉淀反应将组合物转化为碳酸盐磷灰石。接下来，通过以相同的方式对羟基磷灰石进行单轴压力成型并改变烧结温度，他们成功地制造了表面粗糙度与碳酸盐磷灰石几乎相同的圆盘。使用具有相同表面特性的圆盘进行培养实验。在直径15mm、厚度1mm的碳酸盐磷灰石和羟基磷灰石盘上培养成骨细胞样细胞(MC3T3-E1细胞)6小时后，使用Trizol(Invitrogen)收集总RNA。我们正在对 MC3T3-E1 细胞中由于材料差异而导致的基因和 miRNA 表达变化进行微阵列分析。未来，我们将寻找碳酸盐磷灰石骨传导和骨再生能力的分子机制。此外，通过使用硫酸钙作为前体并改变成分转化过程中的温度，他们成功地开发出了具有相同表面性质但碳酸盐含量不同的碳酸盐磷灰石盘。使用这些圆盘进行类似的培养实验，以研究碳酸盐含量差异对骨形成能力的影响。未来，我们计划进行分析以及体内验证实验。

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）

Osteoclast behaviors on the surface of deproteinized bovine bone mineral and carbonate apatite substitutes in vitro

脱蛋白牛骨矿物质和碳酸盐磷灰石替代品表面破骨细胞的体外行为

DOI：
10.1002/jbm.a.37392
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
4.9
作者：
Fujioka‐Kobayashi Masako;Miyamoto Youji;Ishikawa Kunio;Satomi Takafumi;Schaller Benoit
通讯作者：
Schaller Benoit

炭酸アパタイトハニカムブロックによる新規骨造成法の開発

使用碳酸盐磷灰石蜂窝块开发新的骨移植方法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
福田直志;秋田和也;髙丸菜都美;工藤景子;宮本洋二
通讯作者：
宮本洋二

Reconstruction of rabbit mandibular bone defects using carbonate apatite honeycomb blocks with an interconnected porous structure.

使用具有互连多孔结构的碳酸盐磷灰石蜂窝块重建兔下颌骨缺损。

DOI：
10.1007/s10856-022-06710-2
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kudoh K; Fukuda N; Akita K; Kudoh T; Takamaru N; Kurio N; Hayashi K; Ishikawa K; Miyamoto Y.
通讯作者：
Miyamoto Y.

炭酸アパタイト製骨補填材による広範囲骨欠損の即時再建

使用碳酸磷灰石骨替代材料立即重建大面积骨缺损