分子構造の秩序をもつケイ酸イオン種への骨芽細胞応答

成骨细胞对具有有序分子结构的硅酸盐离子物质的反应

基本信息

批准号：
22K04711
负责人：
中村仁
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

项目摘要

セラミックスから溶け出た水溶性のケイ酸イオン種は、無機化合物でありながら骨芽細胞の遺伝子発現を活性化し骨の形成を促進する。従来の研究では、Bioglass45S5と呼ばれる特定組成のケイ酸塩ガラスからの溶出物について、濃度依存的な細胞応答が調べられてきた。一方で、ケイ酸イオン種は多様な分子構造を取りうるが、その分子構造を軸に骨芽細胞への寄与を検討した例は他に見ない。本研究では規則的な分子構造を持つケイ酸イオン種の創出に向け、その鋳型となる化合物として層状ケイ酸カルシウム水和物（CSH）に注目した。CSHは、鎖状ケイ酸とカルシウム多面体からなる層状の骨格が積層した層状化合物である。CSHはシラン分子を出発原料に添加することで任意の量の有機官能基を導入できる。初年度は、種々の割合でプロピル基を導入したCSHを合成し、溶出したケイ酸の構造と細胞応答を解析した。硝酸カルシウム、プロピルトリメトキシシランおよびケイ酸ナトリウムを原料として、水熱処理により微粒子状の試料を得た。これらの試料はCSH結晶と同様の層状骨格をもち、プロピル基で修飾された鎖状ケイ酸を含むことが分かった。緩衝溶液への浸漬により、これらの試料からはプロピル基で修飾された1～3量体のケイ酸イオン種が溶出することが分かった。さらに、試料中のプロピル基の含有量が多い試料ほど、水溶液中へ放出されたケイ酸イオン種のプロピル修飾量が高くなる傾向がみられた。これらのケイ酸イオン種を含む培地中でマウス骨芽細胞様細胞を培養した際、培養14日目において、プロピル修飾量の少ない試料ほど、生細胞数が多くなる傾向がみられた。一方で、細胞の骨分化マーカーの発現量は、プロピル修飾量の高い試料ほど多くなる傾向を示した。以上の結果から、ケイ酸の構造は細胞応答に影響を及ぼすと考えられる。

溶解在陶瓷的水 - 溶剂 - 溶解的离子物种是无机化合物，激活骨细胞遗传表达并促进骨骼的形成。传统研究检查了浓度依赖性的细胞反应，以从称为Bioglass45S5的特定组成中洗脱。另一方面，离子酸离子种子可以采用各种分子结构，但是没有其他例子来考虑基于其分子结构对成骨细胞的贡献。这项研究集中在钙水合物（CSH）上，是一种具有常规分子分子结构的分子酸离子酸的成型化合物。 CSH是一种层形的化合物，具有由链形的硅酸和钙多结构物体组成的分层骨骼。 CSH可以通过在起始原料中添加Shylan分子来引入任意数量的有机功能。在第一年，引入丙基的CSH以各种比率合成，并分析了洗脱的硅酸的结构和细胞反应。通过氢处理，基于硝酸钙，先知甲氧西氧基和硅酸钠作为原材料获得水样样品。这些样品具有与CSH晶体相同的层骨架，并且发现它包含了基于丙基基团修改的链形链。浸入缓冲溶液中表明，这些样品的1至3个Quantication离子种子由丙基组修饰。此外，样品中的丙基样品的样品越高，释放到水溶液中的离子酸离子酸的丙基药丸的量越高。当小鼠骨精子细胞在培养的第14天的含有这些离子酸离子种子的培养基中培养时，生计细胞的数量倾向于增加原细胞的数量。另一方面，细胞的骨骼分裂表达往往会增加前刚修改样品的越高。基于上述结果，人们认为硅酸的结构会影响细胞反应。