生体力学的適合性を有する再生医療用関節層状組織の開発

用于再生医学的生物力学相容的关节分层组织的开发

基本信息

批准号：
14F04362
负责人：
東藤貢
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

現在，膝関節や股関節に変形性関節症が生じた場合，末期の状態では人工関節置換術が唯一の方法であるが，関節を本来の姿に戻す再生医療的な方法も広く検討されている．しかし，複雑な関節組織を再生する技術の確立は容易ではなく，いまだ検討すべき多くの問題が残されている．そこで，本研究では，上層が軟骨で下層が海綿骨となる層状組織を構築するための組織工学技術の基礎となる知見を得ることを目的とした．具体的には，軟骨層は，コラーゲンゲルとスポンジを複合化した足場材料に間葉系幹細胞（hMSC）を播種し軟骨細胞へと分化させることで作製することを試みた．一方，海綿骨層は，ハイドロキシアパタイトの焼結多孔質体にコラーゲンスポンジを導入した２相多孔質構造足場材料にhMSCを播種し骨芽細胞へと分化させることで作製することを行った．軟骨様組織については，前年度までに確立した組み合わせ培養法を応用して組織構築を行った．しかし，組織表面において線維芽細胞に脱分化する問題が生じ，それを解決するためにコラーゲンゲルで表層を覆うゲルラッピング法を開発した．この方法により脱分化は抑えられ足場材料全体にわたってhMSCは順調に軟骨細胞への分化することが確認された．海綿骨組織については，ハイドロキシアパタイトの焼成多孔体を作製後コラーゲンやキトサン等のポリマー相，さらにはポリマー相にHA粒子を分散させた複合材料を作製した．hMSCを播種し培養した後の圧縮力学特性を測定したところ，細胞の影響により弾性率は上昇する傾向にあった．また，細胞数は順調に増加しており，特にポリマーコーティングよりも２相構造の方が細胞増殖能に優れていた．また，３種類の空隙率の多孔体を比較したところ，より空隙率が高い方がALP活性に優れている一方，I型コラーゲンの発現量は空隙率が低い方が優れていることが明らかになった．

当前，当骨关节炎在膝盖或髋关节中发育时，人造关节置换是终末期疾病的唯一方法，但是再生医学方法将关节返回其原始状态的方法也被广泛考虑。但是，建立用于再生复杂关节组织的技术并不容易，仍然有许多问题有待考虑。因此，这项研究旨在获得组织工程技术的基本知识，用于构建上层软骨的分层组织，而下层是突破性的骨骼。具体而言，我们试图通过将间充质干细胞（HMSC）播种成由胶原凝胶和海绵复合物制成的脚手架材料，并将它们区分为软骨细胞，从而产生软骨层。另一方面，通过将HMSC播种成两相的多孔脚手架材料来产生取消骨层，其中将胶原蛋白海绵引入了一个烧结的羟基磷灰石的多孔体中，并区分成骨细胞。对于软骨状组织，使用直到上一年的组合培养方法进行组织结构。但是，将分化成成纤维细胞的问题发生在组织表面上，为了解决此问题，我们开发了一种凝胶包装方法，该方法覆盖了胶原蛋白凝胶的表面层。该方法抑制了去分化，并确认HMSC可以稳定成整个脚手架材料的软骨细胞。关于取消骨组织，制备了多孔羟基磷灰石体，然后制备复合材料，其中HA颗粒分散在聚合物相，例如胶原蛋白和壳聚糖，甚至是聚合物相。当测量播种和培养HMSC后的压缩机械性能时，由于细胞的影响，弹性模量趋于增加。此外，细胞的数量稳步增加，并且两相结构在细胞增殖能力上尤其优于聚合物涂层。此外，在比较三个多孔物体的孔隙率时，发现较高的孔隙率具有更好的ALP活性，而较低的孔隙率具有更好的I型胶原蛋白表达水平。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

コラーゲン複合系足場材料とヒト間葉系幹細胞を用いた再生軟骨の力学特性に及ぼす培養条件の影響

培养条件对胶原复合支架材料与人间充质干细胞再生软骨力学性能的影响

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
中牟田侑昌;荒平高章;東藤貢
通讯作者：
東藤貢

３相構造を有するコラーゲン系足場材料における間葉系幹細胞の軟骨分化挙動

三相结构胶原基支架材料中间充质干细胞的软骨分化行为

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
中牟田侑介;東藤貢;荒平高章
通讯作者：
荒平高章

コラーゲンスポンジとHA多孔体の複合化による骨再生用scaffoldの創製

胶原海绵与透明质酸多孔材料相结合创建骨再生支架

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Md. Shariful Islam;Mitsugu Todo
通讯作者：
Mitsugu Todo

Effects of sintering temperature on the compressive mechanical properties of collagen/hydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering

DOI：
10.1016/j.matlet.2016.03.028
发表时间：
2016-06-15
期刊：
MATERIALS LETTERS
影响因子：
3
作者：
Islam, Md. Shariful;Todo, Mitsugu
通讯作者：
Todo, Mitsugu

Effects　of　sintering　temperature　on　the　compressive　mechanical　properties　of　collagen/hydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engieering

烧结温度对骨组织工程用胶原/羟基磷灰石复合支架压缩力学性能的影响

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
Materials Letters
影响因子：
3
作者：
Md. Shariful Islam;Mitsugu Todo
通讯作者：
Mitsugu Todo

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東藤貢其他文献

Effect of unidirectional drawing process on fracture behavior of poly(L-lactide)

单向拉伸工艺对聚L-丙交酯断裂行为的影响

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Journal of Materials Science 42
影响因子：
0
作者：
加川尊;東藤貢;竹之下康治;名井陽;M. Todo and T. Kagawa;M. Todo and T. Takayama;T. Takayama and M. Todo;M. Todo;M. Todo;M. Todo
通讯作者：
M. Todo