表面形状の異なるジルコニアとチタン上でのヒト間葉系幹細胞の増殖と骨形成分化

Proliferation and osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells on zirconia and titanium with different surface topography.

抄録

本研究の目的は、表面形状の異なるイットリア安定化正方晶ジルコニア多結晶体（TZP）および市販純チタン（CpTi）上でのヒト間葉系幹細胞（hMSC）の挙動を明らかにすることである。鏡面研磨（MS）、150μmのアルミナでサンドブラストしたもの（SB150）、SB150酸エッチングしたもの（SB150E）をTZPとCpTi上に作製した。hMSCsの増殖、骨分化を評価した。走査型電子顕微鏡で観察したところ、TZPとCpTiのSB150E表面にはマイクロおよびナノトポグラフィが形成されていた。増殖能、ALP活性、Runx2の発現は、SB150EとCpTi SB150Eで有意に高かった。これらの結果から、ブラストおよび酸エッチングによりTZPおよびCpTi上にマイクロおよびナノトポグラフィーを形成することは、臨床応用においてhMSCsの増殖および分化を促進する有望な方法である可能性が示唆された。

The purpose of this study was to elucidate behavior of human mesenchymal stem cells (hMSCs) on yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystals (TZP) and commercial pure titanium (CpTi) with different surface topography. Mirror-polished (MS), sandblasted with 150-μm alumina (SB150) and SB150 acid-etched (SB150E) were prepared on TZP and CpTi. Proliferation, osteogenic differentiation of hMSCs was evaluated. The scanning electron microscopy showed that micro- and nano-topographies were created on both TZP and CpTi SB150E surfaces. The proliferation ability, ALP activity, expression of Runx2 on the both SB150E specimens was significantly higher than those on the other specimens. These results suggested that creation of micro- and nano-topographies on TZP and CpTi by blast and acid-etching may offer a promising method for enhancing the proliferation and differentiation of hMSCs in clinical application.