リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「生体材料への応用に向けた100%セルロースナノファイバーの生物学的安全性に関する検討」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

生体材料への応用に向けた100%セルロースナノファイバーの生物学的安全性に関する検討

山田, 有紀江 東北大学

2023.03.24

概要

【目的】
歯科臨床においてレジン系材料は様々な用途で幅広く用いられているが、その原料は石
油であるため、材料そのものに由来する生体為害性は従来から指摘されてきた。また、医
療現場では衛生面の観点からディスポの医療用プラスチック用品等の石油由来材料も日常
的に用いられており、環境問題や資源枯渇問題などは改善すべき重要な課題である。セル
ロ ー ス ナ ノ フ ァ イ バ ー ( CNF) は 軽 量 、 高 強 度 、 化 学 的 に 親 水 性 に も 疎 水 性 に も な り え る
多様な性質を持ち、地球上で最も豊富な再生可能で持続利用可能な環境負荷の少ない資源
で あ る 。ま た 、原 料 と な る セ ル ロ ー ス は 植 物 由 来 で あ る た め 高 い 生 体 安 全 性 を 有 し 、医 科・
歯 科 領 域 で も CNF の 多 様 な 特 性 、 有 用 性 に 着 目 し 生 体 材 料 と し て の 応 用 が 期 待 さ れ て い
る 。そ こ で 本 研 究 で は 、
「 安 全 性 の 高 い 新 規 医 用 材 料 の 開 発 」の 一 環 と し て 、基 本 的 物 性 が
明 ら か で 解 繊 度 の 異 な る 2 種 類 の 親 水 性 100% CNF の 生 体 安 全 性 に 関 連 す る 検 討 を 行 っ
た。
【方法】
解 繊 度 4Pass( CNF4P) お よ び 30Pass( CNF30P) の 竹 由 来 CNF プ レ ー ト を 用 い て 、
CNF 成 形 体 の 48 時 間 経 過 し た 際 の 吸 水 試 験 、MTT 試 験 に よ る 細 胞 毒 性 試 験 、お よ び ラ ッ
ト の 皮 下 埋 植 試 験 に よ る 周 囲 組 織 の 組 織 反 応 を 評 価 し た 。ま た 、解 繊 度 4 Pass(CNF4P’)お
よ び 解 繊 度 30Pass(CNF30P’)の 竹 由 来 CNF ス ラ リ ー を 用 い て 、 ラ ッ ト 背 部 皮 膚 に お け る
感作性試験および皮膚 3 次元モデルを用いた口腔粘膜細胞への刺激性の有無を検討した。
【結果】
CNF4P お よ び CNF30P の 細 胞 生 存 率 は CpTi と 比 べ 有 意 に 低 い 値 を 示 し た 。 CNF4P お
よ び CNF30P と も に 肉 眼 的 観 察 で は パ ッ チ 周 囲 に 炎 症 所 見 等 認 め ず 、 8 週 間 経 過 し た も の
は 試 料 表 面 に 線 維 化 を 認 め た 。CNF4 P’お よ び CNF30P’は ど ち ら も 感 作 反 応 を 認 め ず 、刺
激 性 試 験 で は 生 体 材 料 メ ー カ ー 基 準 値 (刺 激 性 あ り:50% 以 下 )を 大 き く 上 回 る 値 を 示 し た 。
CNF30P は CNF4P と 比 べ 、 高 い 吸 水 量 を 示 し た 。
【考察】
細 胞 毒 性 試 験 に お い て 細 胞 生 存 率 が 低 い 値 を 示 し た が 、 こ れ は 吸 水 し た CNF 層 間 に 細
胞が入り込み、生細胞を回収することが出来なかったことが要因として推察された。埋植
試 験 で は 、CNF、CpTi い ず れ も 線 維 性 結 合 組 織 で 周 囲 が 覆 わ れ て お り 、生 体 親 和 性 が 優 れ
て い る こ と が 示 唆 さ れ た 。CNF ス ラ リ ー は 、遅 延 型 ア レ ル ギ ー を 引 き 起 こ す 可 能 性 が 極 め
て 低 い 物 質 で あ る こ と 、口 腔 粘 膜 へ の 刺 激 性 が 低 い こ と が 示 唆 さ れ た 。CNF は 解 繊 度 が 高
く な る こ と で 、線 維 密 度 の 増 加 に 伴 い 親 水 基 も 増 加 し た た め CNF30P で 吸 水 量 が 高 く な っ
たと考えられる。 ...

この論文で使われている画像

参考文献

1 . Giunta, John L., Irving Grauer, and Nevin Zablotsky. "Allergic contact stomatitis

caused by acrylic resin." The Journal of Prosthetic Dentistry 42.2 (1979): 188-190.

2 .Koutis, Dennis, and Susanne Freeman. "Allergic contact stomatitis caused by acrylic

monomer in a denture." Australasian journal of dermatology 42.3 (2001): 203-206.

3 . Weaver, Russell E., and William M. Goebel. "Reactions to acrylic resin dental

prostheses." The Journal of prosthetic dentistry 43.2 (1980): 138-142.

4 . Andrady, Anthony L., and Mike A. Neal. "Applications and societal benefits of

plastics." Philosophical

Transactions

of

the

Royal

Society

B:

Biological

Sciences 364.1526 (2009): 1977-1984.

5 . Thompson, Richard C., et al. "Our plastic age." Philosophical Transactions of the

Royal Society B: Biological Sciences 364.1526 (2009): 1973-1976.

6 . Singh, Rasmeet, et al. "Recent advances and applications of polymeric materials in

healthcare sector and COVID -19 management." Materials Today: Proceedings (2022).

7 . Murphy, David J., and Charles AS Hall. "Energy return on investment, peak oil, and

the end of economic growth." Annals of the New York Academy of Sciences 1219.1

(2011): 52-7.

8 . Mokhena, Teboho C., and Maya J. John. "Cellulose nanomaterials: New generation

materials for solving global issues." Cellulose 27.3 (2020): 1149-1194.

19

. Kontturi,

Eero,

et

al.

"Advanced

materials

through

assembly

of

nanocelluloses." Advanced Materials 30.24 (2018): 1703779.

1 0 .矢 野 浩 之 ."セ ル ロ ー ス ナ ノ フ ァ イ バ ー と そ の 利 用 ."日 本 ゴ ム 協 会 誌 85.12 (2012):

376-381 .

1 1 . El-Hosseiny, F., and D. H. Page. "The mechanical properties of single wood pulp

fibres: theories of strength." Fibre Science and Technology 8.1 (1975): 21-31

1 2 .Khalil, HPS Abdul, et al. "Production and modification of nanofibrillated cellulose

using various mechanical processes: a review." Carbohydrate polymers 99 (2014): 649665.

1 3 . Jonoobi, Mehdi, et al. "Preparation of cellulose nanofibers with hydrophobic

surface characteristics." Cellulose 17.2 (2010): 299-307.

1 4 . Ray, Upamanyu, et al. "Mechanics Design in Cellulose ‐ Enabled High ‐

Performance Functional Materials." Advanced Materials 33.28 (2021): 2002504.

1 5 . Dhali, Kingshuk, et al. "A review of nanocellulose as a new material towards

environmental sustainability." Science of the Total Environment 775 (2021): 145871.

1 6 . Mu, Ruojun, et al. "Recent trends and applications of ce llulose nanocrystals in

food industry." Trends in food science & technology 93 (2019): 136-144.

1 7 .Hakkarainen, T., et al. "Nanofibrillar cellulose wound dressing in skin graft donor

site treatment." Journal of Controlled Release 244 (2016): 292-301.

20

1 8 . Halib, Nadia, et al. "Potential applications of nanocellulose -containing materials

in the biomedical field." Materials 10.8 (2017): 977.

1 9 . Lamm, Meghan E., et al. "Recent advances in functional materials through

cellulose nanofiber templating. " Advanced Materials 33.12 (2021): 2005538.

2 0 . Zou, Wei, et al. "Use of cellulose nanofibers as a denture immersing

solution." Dental materials journal 39.1 (2020): 80-88.

2 1 . Yamazaki, Yukiko, et al. "Potential of pure cellulose nanofibers as a denture base

material." Journal of Oral Science 63.1 (2021): 111-113.

2 2 .伊 藤 多 佳 男 .セ ル ロ ー ス ナ ノ フ ァ イ バ ー 成 形 体 へ の 疎 水 性 付 与 に つ い て の 検 討 .

東 北 大 学 大 学 院 歯 学 研 究 科 博 士 論 文 ( 2018)

2 3 .Lohrasbi, Sajedeh, et al. "Collagen/cellulose nanofiber hydrogel scaffold: Physical,

mechanical and cell biocompatibility properties." Cellulose 27.2 (2020): 927-940.

2 4 . Hwang, Tae In, et al. "Simultaneous regeneration of calcium lactate and cellulose

into PCL nanofiber for biomedical application." Carbohydrate polymers 212 (2019):

21-29.

2 5 . Tenkumo, Taichi, et al. "Reduction of inflammation in a chronic periodontitis

model in rats by TNF -α gene silencing with a topically applied siRNA -loaded calcium

phosphate paste." Acta Biomaterialia 105 (2020): 263-279

2 6 . Lu, Juan, et al. "A new fluidized bed biore actor based on diversion-type

21

microcapsule suspension for

bioartificial liver systems." PloS one 11.2 (2016):

e0147376..

Alexandrescu,

Laura,

et

al.

"Cytotoxicity

tests

of

cellulose

nanofibril -based

structures." Cellulose 20.4 (2013): 1765-1775.

2 7 .Kondo, Tetsuo, et al. "Aqueous counter collision using paired water jets as a novel

means of preparing bio-nanofibers." Carbohydrate polymers 112 (2014): 284-290.

2 8 . nanoforest p2 中 越 パ ル プ 工 業 株 式 会 社

2 9 .. Liu, Xuemei et al. “A comparison of in vitro cytotoxicity as says in medical device

regulatory studies.” Regulatory toxicology and pharmacology : RTP vol. 97 (2018): 2432.

3 0 . Li, Weijia et al. “Study of the in vitro cytotoxicity testing of medical

devices.” Biomedical reports vol. 3,5 (2015): 617-620.

3 1 . Sun, Leilei, et al. "Comprehensive assessment of Nile tilapia skin collagen

sponges as hemostatic dressings." Materials Science and Engineering: C 109 (2020):

110532.

3 2 . Cheng, Weilu, et al. "Processing, characterization and hemostatic mechanism

of a ultraporous collagen/ORC biodegradable composite with excellent biological

effectiveness." Physical Chemistry Chemical Physics 18.42 (2016): 29183-29191.

3 3 . Nandi, Samit K., et al. "In v itro and in vivo evaluation of the marine sponge

22

skeleton as a bone mimicking biomaterial." Integrative Biology 7.2 (2015): 250-262.

23

図1 埋植試験に用いたサンプル

図2:ラット背面皮下の試料埋植位置

●:8 週間試料埋植した位置、●:2 週間試料埋植した位置

① - ③ : CNF4P-1、 CNF30P-1、 CpTi-1 を ラ ン ダ ム に 埋 植

24

↔:1cm間隔

図3:感作誘導部位および皮内注射部位

□ は 2×4 c m の 範 囲 の 感 作 誘 導 部 位 、a:純 水 と Freund 完 全 ア ジ ュ バ ン ド( FCA)の

1:1 の 油 中 水 型( W/O)乳 化 物( E-FCA)、b:各 試 験 液( 試 験 液 、陰 性 試 験 液 )、c:

b の 試 験 液 ( b の 2 倍 濃 度 ) と FCA と の 等 量 乳 化 化 合 物 を 皮 内 注 射 し た 位 置 。

図4.惹起貼付部位

A:CNF4P’-1 あ る い は CNF30P’-1、 B: CNF4P’-2 あ る い は CNF30P’-2、 C:CNF4P’-3

あ る い は CNF4P’-3

D:生 理 食 塩 水 を 貼 付 。

25

図 5 . 細 胞 生 存 率 ( * * p <0.01:Tukey test)

図 6 . 埋 植 か ら 8 週 間 経 過 し た CNF4P-2 、 CNF30P-2 お よ び CpTi-2 の 肉 眼 的 所 見

26

図 7 . 埋 植 か ら 2 週 間 の 組 織 の 比 較 。 左 の 列 : 低 倍 率 (a)お よ び 高 倍 率 (d)で の CNF

4 P-2 を 埋 植 し た 組 織 の H&E 染 色 。中 央 列:低 倍 率( b)お よ び 高 倍 率 (e)で の CNF30P2 を 埋 植 し た 組 織 の H& E 染 色 。 右 の 列 : 低 倍 率 (c)お よ び 高 倍 率 (f)で の CpTi-2 を 埋

植 し た 組 織 の H&E 染 色 。 ス ケ ー ル バ ー : (a)(b)(c)100 ㎛ 、 (d)(e)(f)50 ㎛ *CNF4 P2、 **CNF30P-2、 ***CpTi-2

27

図 8 .埋 植 か ら 8 週 間 の 組 織 の 比 較 。左 の 列:低 倍 率 (g)お よ び 高 倍 率 (j)で の CNF4 P2 を 埋 植 し た 組 織 の H&E 染 色 。 中 央 列 : 低 倍 率 ( h) お よ び 高 倍 率 (k)で の CNF30P-2

を 埋 植 し た 組 織 の H& E 染 色 。 右 の 列 : 低 倍 率 (i)お よ び 高 倍 率 (l)で の CpTi-2 を 埋 植

し た 組 織 の H&E 染 色 。 ス ケ ー ル バ ー : (g)(h)(i)100 ㎛ 、 (j)(k)(l)50 ㎛ *CNF4 P-2、

**CNF30P-2、 ***CpTi-2

図 9 . 刺 激 性 試 験 で の 細 胞 生 存 率 ( * p <0.05:Tukey test)

28

図 1 0 . CNF48 時 間 吸 水 試 験 結 果 ( * * p <0.01:T-test)

図 1 1 .MTT 試 験 前 後 の CNF30P-1 お よ び CNF30P-1 の 色 調 比 較 。左 : MTT 試 験 前

の CNF、 右 : MTT 試 験 後 の CNF。 上 の 段 : CNF30P-2、 下 の 段 : CNF4P-2

表 1. 皮 膚 反 応 の 評 点 付 け (ISO 10993-10, 7 Magnusson and Kligman scale)

視認できる変化なし

非常に軽度なあるいはパッチ状紅斑

中程度で一体化した紅斑

高度紅斑及びあるいは浮腫

29

表 2 . CNF4P’-1 に 対 す る 感 作 性 試 験 結 果

感作濃度

100%*4

評価

惹起濃度

観察時間

(hr)*1

陽性率*2

平均評価点*3

100%

24

48

24

48

24

48

24

48

50%

20%

0%

表 3 . CNF30P’-1 に 対 す る 感 作 性 試 験 結 果

感作濃度

100%*4

評価

惹起濃度

観察時間

(hr)*1

陽性率*2

平均評価点*3

100%

24

48

24

48

24

48

24

48

50%

20%

0%

表4.生理食塩水に対する感作性試験結果

感作濃度

0%

評価

惹起濃度

観察時間

(hr)*1

陽性率*2

平均評価点*3

100%

24

48

24

48

24

48

24

48

50%

20%

0%

*1 観察時間は、貼付物除去後24時間と48時間

*2 (陽性動物数/当該群の動物数)×100

*3 当該群におけるMagnusson and Kligman scaleなどによる反応評価点の総計/動物総数

*4 抽出物の重量を測定し、投与用媒体に希釈して調製

30

...

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文

一発検索!

この論文の関連論文を見る