Root-caries repair agent developed using reverse phase transformation from apatite to octacalcium phosphate

利用磷灰石反相转化为磷酸八钙开发的根龋修复剂

基本信息

批准号：
20K05349
负责人：
小沼一雄
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tsurumi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本申請課題のテーマは全て成功裏に終了しているため、アモルファスリン酸カルシウム(ACP)の生体内利用の可能性をより深く検証する目的で、下記に関して課題を拡張した追加研究を行っている。1) ACP基板上に細胞が産生する石灰化物の形態制御研究代表者が開発したACPナノ粒子圧縮成形基板を、実際の体内における歯骨再生研究に利用するため、基板上に形成するアパタイト(HAP)の形態を詳細に調査した。具体的には骨芽細胞に分化するKUSA, C2C12細胞の両者と、象牙芽細胞に分化するPPU-7細胞を基板上で培養し、細胞が如何なる形態及び組成のHAPを産生するか、TEMと全遺伝子解析を併用して検証した。その結果、HAPの形態に最も影響を及ぼす細胞産生タンパク質はbone morphogenetic protein (BMP)であり、BMPを産生しない象牙芽細胞培養下でも、培地中にBMPを添加すれば、細胞産生HAPの形態は骨芽細胞が産生するHAPと同様の、ナノファイバーと薄板の複合体になることが判明した。この事実は、ACPと適切なタンパク質を用いて体内のあらゆる硬組織の形態を制御できる可能性を示唆しており、ACPの硬組織再生に関する有用性を確固なものとした。2) ACPと細胞との相互作用性検証1)で利用した骨芽細胞及び象牙芽細胞に関して、「ACP基板との相互作用性」の検証を行った。具体的には、それぞれの細胞が分化過程で基板上にどの程度生着するかの時間分割測定を試みた。その結果、象牙芽細胞は骨芽細胞に比べて基板上への生着量が少ないことが判明した（概算量で半分以下）。ただし、「分化途上のある時間帯において」象牙芽細胞の生着率が急増する期間がある。基板の時間分割X線回折(XRD)測定から、この現象は基板のACP粒子が低結晶性HAPに転移する過程で出現する、構造変調型HAPに起因することを発見した。

由于该应用的所有主题均已成功完成，我们正在开展以下扩展主题的额外研究，以便更深入地研究无定形磷酸钙（ACP）在体内利用的可能性。 1）ACP基底上细胞产生的钙化产物的形态控制为了将研究代表开发的ACP纳米颗粒压缩成型基底用于实际体内牙骨再生的研究，我们开发了在基底上形成的磷灰石（HAP）。）进行了详细调查。具体而言，将分化成成骨细胞的KUSA和C2C12细胞以及分化成成牙本质细胞的PPU-7细胞培养在基质上，并使用TEM和TEM来确定细胞产生的HAP的形式和组成。与全基因分析结合进行。因此，对HAP形态影响最大的细胞产生的蛋白质是骨形态发生蛋白（BMP），即使在不产生BMP的成牙本质细胞培养物中，如果将BMP添加到培养基中，细胞产生的形态也会发生改变。 HAP是可以改变的，原来它变成了类似于成骨细胞产生的HAP的纳米纤维和薄板的复合物。这一事实表明使用 ACP 和适当的蛋白质控制体内所有硬组织形态的可能性，并巩固了 ACP 对于硬组织再生的有用性。 2)ACP和细胞之间的相互作用的验证对于1)中使用的成骨细胞和成牙质细胞，验证了“与ACP底物的相互作用”。具体来说，我们尝试对分化过程中每个细胞在基质上移植的程度进行时间分辨测量。结果发现，移植到基材上的成牙本质细胞的量比成骨细胞的量少（大约不到一半）。然而，在某个时期，“在特定的分化时期”，成牙本质细胞的植入率迅速增加。通过对基材的时间分辨X射线衍射（XRD）测量，我们发现这种现象是由于基材中的ACP颗粒向低结晶HAP转变过程中出现的结构调制HAP所致。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Coherent surface structure induces unique epitaxial overgrowth of metastable octacalcium phosphate on stable hydroxyapatite at critical fluoride concentration

在临界氟化物浓度下，一致的表面结构诱导稳定的羟基磷灰石上亚稳态磷酸八钙的独特外延过度生长

DOI：
10.1016/j.actbio.2021.02.024
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
9.7
作者：
Kazuo Onuma; Mari M. Saito; Yasuo Yamakoshi; Mayumi Iijima; Yu Sogo; Koichi Momma
通讯作者：
Koichi Momma

New insights into bioactivity of ceria-stabilized zirconia: Direct bonding to bone-like hydroxyapatite at nanoscale

对二氧化铈稳定氧化锆生物活性的新见解：在纳米级与骨状羟基磷灰石直接结合