骨再生を目的とした表面修飾高機能化カーボンナノチューブの開発

用于骨再生的表面改性和高功能碳纳米管的开发

基本信息

批准号：
12J06076
负责人：
平田恵理
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

CNTsは表面にタンパクなどを修飾することにより, 生体適合性を付与するだけでなく目的に応じて高機能化することが可能である. 線維芽細胞増殖因子(FGF)は, 骨髄間質細胞(BMSC)の増殖を促進することがすでに報告されている. また, 初期の骨再生を促進することも報告されている. そこで本研究では, CNTsを表面修飾として骨再生に応用するために, FGFをCNTsに化学的に修飾した高機能化CNTs (FGF-CNTs)を開発した.FGFを化学的に修飾後も, 細胞増殖に対する効果は維持されていた. また, FGF-CNTsをコラーゲンスポンジ表面にコートした, FGF-CNTコートスポンジを作製し, ラット頭頂部の骨膜下に埋入したところ, スポンジのポア内部に骨形成が観察された. これは, 骨形成時においてCNTsがスポンジの構造を保持し, 表面のFGFが骨形成を促進したと考えられた. この方法を用いて, 骨誘導性低分子ペプチドをCNTsに修飾し, さらに安全で効果的な骨形成のための高機能化CNTsを開発している.また, CNTsの長期的な安全性の評価のために, CNTsでコートしたコラーゲンスポンジ(CNTコートスポンジ)をラット大腿骨に埋入し, 2年後にサンプリングしTEMにて周囲組織を観察した. コラーゲンは全て吸収されており, 残存したCNTsの起炎性は弱く, マクロファージ等に貧食された. さらに, CNTsは組織内部で分散していた. これより, CNTsは生体適合性が高く, 生体内では分散する傾向があることが示された.

通过用蛋白质等修饰CNT的表面，不仅可以使其具有生物相容性，而且可以根据用途使其具有高功能性。成纤维细胞生长因子（FGF）已经有报道称，CNT可以促进CNT（BMSC）的增殖。）也有报道称它们促进早期骨再生，因此，在本研究中，为了将CNT作为表面修饰应用于骨再生，通过将FGF化学修饰成CNT而开发出高功能化的CNT（FGF-CNT）。即使在对FGF进行化学修饰后，当制备了FGF-CNT涂层的海绵并将其植入到顶骨区域的骨膜下时，仍保持对细胞增殖的影响。在大鼠的海绵孔内观察到骨形成。人们认为碳纳米管在骨形成过程中保持海绵结构，并且表面的FGF促进骨形成，利用这种方法，用骨诱导性低分子量肽对碳纳米管进行修饰，使其更加安全和有效。用于骨形成的高功能性碳纳米管。此外，为了评估碳纳米管的长期安全性，我们将涂有碳纳米管的胶原海绵（碳纳米管涂层海绵）植入大鼠股骨中，两年后，对样品进行取样，并使用TEM观察到周围组织中的胶原蛋白全部被吸收，剩余的CNT具有微弱的炎症特性并被巨噬细胞吞噬。表明碳纳米管具有较高的生物相容性，并且易于分散在生物体内。