課題番号                ：S-19-CT-0126

利用形態                ：機器利用

利用課題名（日本語）    ：頭蓋顎顔面領域における骨補填用途の3Dバイオプリンティングスキャフォールドの開発

Program Title (English) ：Development of 3D bioprinting scaffold for bone replacement in craniofacial region

利用者名（日本語）      ：川村尚彦, 石川里奈, 長崎綾汰, Zuñiga Heredia Enrique Ezra

Username (English)     ：N. Kawamura, R. Ishikawa, R. Nagasaki, Zuñiga Heredia Enrique Ezra

所属名（日本語）        ：北海道医療大学歯学部口腔構造・機能発育学系歯科矯正学分野

Affiliation (English)  ：Division of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, Department of Oral Growth and Development, School of Dentistry, Health Sciences University of Hokkaido

１．概要（Summary）

先天的な骨形成不全や唇顎口蓋裂などでは骨欠損部位に、また顎変形症では顎矯正手術の際に生じる間隙部に骨移植が行われる。骨の主成分であるカルシウムやリンに、間葉系幹細胞と骨形成誘導活性を持つBMP-2を組み合わせたバイオインクを用いて、3Dバイオプリンティングで骨欠損部に高い精度で適合する骨補填用スキャフォールドを作製できれば、高い骨形成誘導能と生体親和性が得られると期待される。本研究の目的は、従来の骨補填材に代替しうる間葉系幹細胞とBMP-2が組み込まれた3Dバイオプリンテイングスキャフォールドを開発することである。

２．実験（Experimental）

本実験に先立ち、純粋なバイオインク印刷物を乾燥し、金をコーティングしたサンプル表面を電界放出形走査型電子顕微鏡(FE-SEM)で観察した。

利用装置:

・FE-SEM（JEOL JSM-7800F）

３．結果と考察（Results and Discussion）

走査型電子顕微鏡により表面性状を観察し、宿主細胞が定着しやすい表面性状を有していることを確認した。今後は、このバイオインクに高濃度の正常ラット間葉系幹細胞(Wister系)やBMP-2などの生体分子を混合して印刷物を製作する。バイオインクのみのスキャフォールド、骨の主成分であるカルシウムやリンを含むスキャフォールド、間葉系幹細胞とBMP-2を含むスキャフォールドの3種類を作製し、その表面性状をFE-SEMにて観察していく予定である。

４．その他・特記事項（Others）

〈3Dバイオプリンティングとは〉

工学と医学の融合領域において3Dプリンターを応用し、生体分子や生きた細胞を印刷する手法である。スキャフォールドと細胞の混合液である「バイオインク」を任意の形状に印刷し、必要に応じてスキャフォールドを光架橋などで固定するものである。現在、3Dバイオプリンターを用いて臓器を印刷し、その臓器を移植に用いる再生医療に関する研究が国家プロジェクトとして行われている国もあり、中には臨床試験が行われはじめた臓器もある。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）

なし。

６．関連特許（Patent）

なし。