広範囲顎骨欠損に対するメカノバイオロジー最適化スキャフォールドの開発

开发用于广泛颌骨缺损的力学生物学优化支架

• 批准号: 21K17097
• 负责人: 宮下 英高
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17097/
• 关键词: スキャフォールド; メカノバイオロジー; 顎骨再建

外傷および口腔腫瘍等に起因する広範囲顎骨欠損は著しいQOL低下をきたす。これらの広範囲顎骨欠損に対する再建治療には自家骨を用いることが未だにゴールドスタンダードとされるが、患者負担軽減の観点より、人工材料を使用した新規治療法の開発が望まれている。頭蓋骨欠損等の非過重部位においては、CAD/CAM技術を応用したカスタムメイド人工骨による形態再現性の高い再建が可能となったが、下顎骨等の過重部位においては、強度の担保や長期的な生体安定性の向上など解決すべき点が多く、人工材料による再建方法は確立されていない。近年、足場材の物性が細胞分化に影響を及ぼすことが示され、物理的刺激の生体における感知・伝達・応答機構が解明されつつあるが、再生医療に用いられる多孔質スキャフォールドにおけるそれらの役割については余り知られていない。そこで本研究では、スキャフォールドに使用される材料の性質やそれらを3次元造形した後の物性が、細胞挙動および骨再生に与える影響を検証し、顎骨再建に応用可能なスキャフォールド開発を目指す。本年度は、昨年度に選定したスキャフォールドに対し、メカニカルストレスを与えるためのシリコン製チャンバーを作製した。本研究で使用するスキャフォールドの主成分は生分解性ポリエステルのポリカプロラクトンであり、スキャフォールド自体に強靭性を有する。それらスキャフォールドに対し、長軸方向に再現性高く圧縮刺激を与えられるようなチャンバー形態を調整し、特殊シリコン膜チャンバーを作製した。また、スキャフォールド上でのMC3T3-E1の細胞培養の最適条件について追加解析を実施した。

外伤、口腔肿瘤等引起的广泛颌骨缺损导致生活质量显着下降。尽管使用自体骨仍然被认为是这些广泛的颌骨缺损重建治疗的金标准，但从减轻患者负担的角度来看，需要开发使用人造材料的新治疗方法。对于颅骨缺损等非超载区域，利用CAD/CAM技术定制人工骨已经可以以高形态再现性进行重建，但对于下颌骨等超载区域，很难保证强度并维持较长时间。还有许多问题需要解决，例如提高生物稳定性，并且尚未建立使用人造材料的重建方法。近年来，研究表明支架材料的物理性质影响细胞分化，生物体感知、传递和响应物理刺激的机制正在被阐明，但它们在再生医学中使用的多孔支架中的作用尚不清楚。目前尚不清楚。因此，在本研究中，我们旨在通过验证支架所用材料的性能及其3D建模后的物理性能对细胞行为和骨再生的影响，开发一种可应用于颌骨重建的支架。今年，我们创建了一个硅室，对去年选择的支架施加机械应力。本研究使用的支架主要成分是聚己内酯，一种可生物降解的聚酯，支架本身具有韧性。我们通过调整室的配置创建了一个特殊的硅膜室，以便可以在长轴方向上以高再现性对这些支架施加压缩刺激。此外，我们对支架上 MC3T3-E1 细胞培养的最佳条件进行了额外分析。