ポリウレタン・スポンジを気孔形成材とした炭酸アパタイト多孔体の開発と骨再生医療

以聚氨酯海绵为造孔材料的碳酸盐磷灰石多孔材料及骨再生医学的开发

• 批准号: 22K17078
• 负责人: 秋田 和也
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokushima
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17078/
• 关键词: 炭酸アパタイト; 多孔体; 骨再生; スキャフォールド; 骨補填材; ポリウレタンスポンジ

本研究は、ポリウレタン・スポンジを気孔形成材として用いることで種々の網状連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体の開発と、骨髄幹細胞との複合化による新規の骨再生医療用スキャフォールドへの展開を目的とする。まず水と練和した硫酸カルシウム内にポレウレタン・スポンジを含浸させ、硬化体を作製した。硬化体をミリングマシンを用いて切削し、直径10mm、厚み1.5mmのディスクを作製した。700℃で硬化体内のスポンジを焼却することで、硬化体内のスポンジがあった部分の空洞を作ることで硫酸カルシウム多孔体を作製した。また、焼却によりディスク直径は9mmに縮小した。作製した硫酸カルシウム多孔体は溶解析出反応を利用して、4℃の炭酸ナトリウム水溶液に浸漬し炭酸化させ、90℃のリン酸水素ナトリウム水溶液に浸漬することでリン酸化させた。エックス線回折装置、フーリエ赤外分光光度計を用いて、炭酸カルシウム、炭酸アパタイトへの組成変換を確認した。さらに走査型電子顕微鏡にて網状連通気孔を有することを確認し、水銀圧入法にてファイバー径に準じた気孔が形成できていることを確認できた。以上の結果より、網状連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体の開発に成功した。さらに開発した炭酸アパタイト多孔体を用いて動物実験の予備実験を行った。ラット頭蓋骨に径9mmの骨欠損を作成し、ディスク状の炭酸アパタイト多孔体を骨欠損に埋植した。埋植2週で周囲組織を含めて摘出し、切片を作製し、組織学的に評価した。炭酸アパタイト多孔体周囲に炎症性組織はなく、生体親和性は良好であった。また、多孔体内部の気孔への骨形成を認めた。

本研究的目的是利用聚氨酯海绵作为造孔材料，开发出一种具有各种连通孔网络的多孔碳酸盐磷灰石材料，并与骨髓干细胞结合，将其开发成骨再生医学的新型支架。应该是。首先，将聚氨酯海绵浸渍在与水混合的硫酸钙中，制作固化物。使用铣床切割固化产物以生产直径为10mm、厚度为1.5mm的圆盘。通过在700℃下焚烧硬化体内部的海绵，通过在硬化体的海绵所在部分中形成空腔来形成多孔硫酸钙体。此外，通过焚烧，圆盘直径减小至9mm。将所制备的硫酸钙多孔材料通过将其浸入4℃的碳酸钠水溶液中进行碳酸化，并通过将其浸入90℃的磷酸氢钠水溶液中，利用溶解沉淀反应进行磷酸化。使用X射线衍射仪和傅里叶红外分光光度计确认碳酸钙和碳酸磷灰石的组成转化。另外，通过扫描电子显微镜确认具有连通的细孔网络，通过压汞法确认形成了与纤维直径对应的细孔。基于上述结果，我们成功开发了一种具有互连孔网络的碳酸盐磷灰石多孔材料。此外，我们使用开发的碳酸盐磷灰石多孔材料进行了初步的动物实验。在大鼠颅骨内制作直径9 mm的骨缺损，并将圆盘状多孔碳酸盐磷灰石材料植入骨缺损内。植入两周后，将其包括周围组织移除，制备切片并进行组织学评估。碳酸盐磷灰石多孔材料周围无炎症组织，生物相容性良好。另外，观察到多孔体内的孔中的骨形成。

项目成果

炭酸基量の異なる多孔質炭酸アパタイト顆粒の開発と骨再建

不同碳酸盐基团含量的多孔碳酸盐磷灰石颗粒的研制及骨重建

• 发表时间: 2022
• 作者: 秋田 和也，福田 直志，髙丸 菜都美 ;工藤 隆治，工藤 景子，栗尾 奈愛，宮本 洋二
• 通讯作者: 工藤 隆治，工藤 景子，栗尾 奈愛，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: 2022-12-31
• 期刊: JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN MEDICINE
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kudoh, Keiko;Fukuda, Naoyuki;Akita, Kazuya;Kudoh, Takaharu;Takamaru, Natsumi;Kurio, Naito;Hayashi, Koichiro;Ishikawa, Kunio;Miyamoto, Youji
• 通讯作者: Miyamoto, Youji

炭酸含有量が多孔質炭酸アパタイト顆粒の骨置換性に及ぼす影響

碳酸盐含量对多孔碳酸盐磷灰石颗粒骨替代性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 秋田 和也，福田 直志，髙丸 菜都美;工藤 景子，石川 邦夫，宮本 洋二;秋田 和也，福田 直志，髙丸 菜都美，工藤 景子，宮本 洋二
• 通讯作者: 秋田 和也，福田 直志，髙丸 菜都美，工藤 景子，宮本 洋二