Presentation Information
[P-98]Application of a Bone Graft Substitute: BMP-2-Containing Collagen/Glycerol/Pullulan Gel
*Yishen Xie1, Akiko Miyake2, Satoshi Komasa3, Takamasa Fujii2 (1. Graduate School Of Health Sciences, Osaka Dental University , 2. Department of Oral Health Engineering, Faculty of Health Sciences, Osaka Dental University , 3. Department of Oral Health Sciences, Faculty of Health Sciences,Osaka Dental University)
【目的】
歯科用インプラントは欠損補綴の重要な選択肢であるが，初期固定不良やインプラント周囲支持骨量の不足が問題となることから，埋入と同時に骨造成を行い，欠損部位に密接して保持され骨再生を誘導できる材料が求められる．田原らは新規の三種混合ゲルを開発し，インジェクタブルで任意形状の立体構造を作成でき，乾燥保存可能な細胞接着足場として報告し，本ゲルが骨髄細胞の長期維持と硬組織分化誘導能の向上に寄与することを示した．そこで本研究では，成長因子BMP-2を三種混合ゲルに封入し，硬組織分化誘導能をさらに高めうるかをin vitroおよびin vivoで検証した．
【方法】
アテロコラーゲン，グリセリン，プルランを基材とするコラーゲンゲルに100μg/L BMP-2を10μg添加後，凍結乾燥してBMP-2含有コラーゲンゲルを作製した．BMP-2含有コラーゲンゲル群，コラーゲンゲル群，無添加群の3群を設定し，実験を行った．In vitro評価では，ラット骨髄間葉系幹細胞を用い，無添加群，コラーゲンゲル群，BMP-2含有コラーゲンゲル群の3群でアルカリフォスファターゼ（ALP）活性，カルシウム（Ca）析出量を測定し，比較検討した．In vivo評価では生後8週齢雄性SD系ラット頭蓋冠に窩洞を形成し，各種ゲルを填入した．4週後に形成された新生骨をmicro CTにて撮影し，解析用ソフトウェアを用いて窩洞周囲の新生骨の形成量を3次元的に解析した．組織切片の観察をオールインワン蛍光顕微鏡を用いて行った．統計解析は一元配置分散分析およびTukeyの多重比較検定で解析した．
【結果と考察】
In vitro解析では無添加群と比較して，コラーゲンゲル群とBMP-2コラーゲンゲル群で統計学的に有意に高い値を示した．BMP-2コラーゲンゲル群の値が最も高い値を示した．マイクロCT解析の結果では，BMP-2コラーゲンゲル群が最も高い骨密度，骨体積，骨梁数，および骨表面密度を示し，骨梁間隔は最も低かった．組織学的には，BMP-2ゲル群で成熟した線維組織を伴う新生骨形成が最も顕著であった．以上の結果により，BMP-2を三種混合新規コラーゲンゲルに組み込むことで，ラット骨髄細胞の硬組織分化誘導能を向上させうることがin vitroおよびin vivo両面から明らかとなった．
歯科用インプラントは欠損補綴の重要な選択肢であるが，初期固定不良やインプラント周囲支持骨量の不足が問題となることから，埋入と同時に骨造成を行い，欠損部位に密接して保持され骨再生を誘導できる材料が求められる．田原らは新規の三種混合ゲルを開発し，インジェクタブルで任意形状の立体構造を作成でき，乾燥保存可能な細胞接着足場として報告し，本ゲルが骨髄細胞の長期維持と硬組織分化誘導能の向上に寄与することを示した．そこで本研究では，成長因子BMP-2を三種混合ゲルに封入し，硬組織分化誘導能をさらに高めうるかをin vitroおよびin vivoで検証した．
【方法】
アテロコラーゲン，グリセリン，プルランを基材とするコラーゲンゲルに100μg/L BMP-2を10μg添加後，凍結乾燥してBMP-2含有コラーゲンゲルを作製した．BMP-2含有コラーゲンゲル群，コラーゲンゲル群，無添加群の3群を設定し，実験を行った．In vitro評価では，ラット骨髄間葉系幹細胞を用い，無添加群，コラーゲンゲル群，BMP-2含有コラーゲンゲル群の3群でアルカリフォスファターゼ（ALP）活性，カルシウム（Ca）析出量を測定し，比較検討した．In vivo評価では生後8週齢雄性SD系ラット頭蓋冠に窩洞を形成し，各種ゲルを填入した．4週後に形成された新生骨をmicro CTにて撮影し，解析用ソフトウェアを用いて窩洞周囲の新生骨の形成量を3次元的に解析した．組織切片の観察をオールインワン蛍光顕微鏡を用いて行った．統計解析は一元配置分散分析およびTukeyの多重比較検定で解析した．
【結果と考察】
In vitro解析では無添加群と比較して，コラーゲンゲル群とBMP-2コラーゲンゲル群で統計学的に有意に高い値を示した．BMP-2コラーゲンゲル群の値が最も高い値を示した．マイクロCT解析の結果では，BMP-2コラーゲンゲル群が最も高い骨密度，骨体積，骨梁数，および骨表面密度を示し，骨梁間隔は最も低かった．組織学的には，BMP-2ゲル群で成熟した線維組織を伴う新生骨形成が最も顕著であった．以上の結果により，BMP-2を三種混合新規コラーゲンゲルに組み込むことで，ラット骨髄細胞の硬組織分化誘導能を向上させうることがin vitroおよびin vivo両面から明らかとなった．