交互浸漬法によるコラーゲン/ヒドロキシアパタイト複合体の作製と酸性ゼラチンおよびb-FGF複合体の頭蓋骨形成能の評価

Preparation of Collagen/Hydroxyapatite Composites Using the Alternate Immersion Method and Evaluation of the Cranial Bone-Forming Capability of Composites Complexed with Acidic Gelatin and b-FGF.

抄録

骨代替材料は歯科インプラント治療において不可欠である。我々は、骨形成能を向上させたコラーゲン（Col）/ヒドロキシアパタイト（Hap）/酸性ゼラチン（AG）/塩基性線維芽細胞増殖因子（b-FGF）複合体を作製した。Col/Hapアパタイト複合体は、Colスポンジをカルシウムイオン溶液とリン酸イオン溶液に交互に5回、それぞれ20分と60分間浸漬することにより調製した。走査型電子顕微鏡/エネルギー分散型X線分光法、フーリエ変換赤外分光法、およびX線回折分析から、Col/Hap複合体はColマトリックス上に結晶性の低いHap沈殿物を含むことが示された。Col/Hap複合体顆粒をAGで浸透させ、凍結乾燥し、b-FGF溶液に浸漬した。この湿潤4次コンストラクトをラットの頭蓋骨欠損部に8週間移植し、軟X線測定と組織学的解析を行った。動物実験から、このコンストラクトは頭蓋骨欠損部の骨形成を中程度に増加させることが示された。我々は、20分間の交互浸漬時間が最大の骨形成をもたらすことを見出した（p＜0.05）。欠損の内側に設置されたコンストラクトは、欠損端から既存の骨をわずかに延長し、欠損の内側に小さな島状の骨の形成をもたらし、その後コンストラクトは消失する。Col、Hap、AGおよびb-FGFの併用は、新しい骨形成バイオマテリアルをもたらすかもしれない。

Bone-substitute materials are essential in dental implantology. We prepared collagen (Col)/hydroxyapatite (Hap)/acidic gelatin (AG)/basic fibroblast growth factor (b-FGF) constructs with enhanced bone-forming capability. The Col/Hap apatite composites were prepared by immersing Col sponges alternately in calcium and phosphate ion solutions five times, for 20 and 60 min, respectively. Then, the sponges were heated to 56 °C for 48 h. Scanning electron microscopy/energy-dispersive X-ray spectroscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, and X-ray diffraction analyses showed that the Col/Hap composites contained poorly crystalline Hap precipitates on the Col matrix. Col/Hap composite granules were infiltrated by AG, freeze-dried, and immersed in b-FGF solution. The wet quaternary constructs were implanted in rat cranial bone defects for 8 weeks, followed by soft X-ray measurements and histological analysis. Animal studies have shown that the constructs moderately increase bone formation in cranial bone defects. We found that an alternate immersion time of 20 min led to the greatest bone formation (p < 0.05). Constructs placed inside defects slightly extend the preexisting bone from the defect edges and lead to the formation of small island-like bones inside the defect, followed by disappearance of the constructs. The combined use of Col, Hap, AG, and b-FGF might bring about novel bone-forming biomaterials.