歯科技工術論文のご紹介１２
今回は、近い未来の材料として期待される酸化グラフェン＋PMMAを含有する材料がもたら将来への大きな期待についてご紹介いたします。歯科業界だけでなく、組織再生をはじめとした再生医療にも最適な材料として今後に注目です。
酸化グラ フェン強化ポリマー：歯髄細胞の生存率と分化への影響
Graphene Oxide-Enriched Polymer : Impact on Dental Pulp Cell Viability and Differentiation
Magdalena Vega-Quiroz 1, Agustin Reyes-Maciel 1, Christian Andrea Lopez-Ayuso 1, Carlos A Jurado 2,3, Hector Guzman-Juarez 4, Carlos Andres Alvarez-Gayosso 4, Benjamin Aranda-Herrera 1, Abdulrahman Alshabib 5, and Rene Garcia-Contreras 1,4
引用元
PMID: 40647777 PMCID: PMC12252366 DOI: 10.3390/polym1713176
出展元
Polymers (Basel). 2025 Jun 26;17(13):1768. doi: 10.3390/polym17131768.
ハイライト
●完全な歯列弓の直接および間接デジタル化により、正確な歯列の再現が可能になります。
●口腔内スキャナーは、口蓋軟組織スキャンの精度においてPVS（シリコーン印象）や石膏印象より優れている
ことが確認できました。
●口腔内スキャナーの精度は、その特徴によってわずかに異なることが確認できました。
要 約
背 景：歯科では顎顔面欠損の再建が重要であり、細胞の移動や修復を促進する材料の開発に取り組んでいます。酸化グラフェン (GO) は、そのナノ構造によりポリメタクリレート (PMMA) の生体適合性を高めるために使用されます。
目 的：従来のポリメタクリレートメチル(PMMA) および GO が豊富なポリマー (PMMA+GO) に応答したヒト歯髄幹細胞 (hDPSC) の細胞毒性、細胞増殖、および分化を評価すること。
方 法（メソッド）：初代hDPSC継代培養で実験を実施した。PMMAとPMMA+GOは、直接的および間接的な接触でテストされました。細胞毒性(1日)および増殖(3、7、および14日)をMTTバイオアッセイで評価しました。骨形成、脂肪形成、および軟骨形成の側面は、アリザリンレッド、オイルレッド、およびサフラニンで決定されました。平均値、標準偏差、およびパーセンテージが計算されました。データは、Shapiro-Wilks 正規性とスチューデントの t 検定で分析されました。
結 果：直接接触した PMMA および PMMA+GO の細胞生存率は、90.8 ± 6.2、149.6 ± 14.5 (1 日) に相当します。99.9 ± 7.0、95.7 ± 6.1 (3 日);120.2 ± 14.6、172.9 ± 16.2 (7 日);102.9 ± 17.3、95.4 ± 22.8 (14 日)。間接接触の場合、77.2 ± 8.4、99 ± 21.4 (1 日)。64.8 ± 21.6、67.0 ± 9.6 (3 日);91.4 ± 16.5、142 ± 18.7 (7 日);63±15.8、79.1、3.1±3.1(14日)。PMMA+GOサンプルは、脂肪形成、軟骨形成、および骨形成の側面の強化を示しました。
結 論：GO を PMMA 生体高分子に統合すると、細胞の増殖と分化が刺激され、生物医学分野における将来の応用に大きな期待が寄せられています。
キーワード：細胞毒性、細胞増殖、ポリメタクリル酸メチル、酸化グラフェン
1. はじめに
組織工学は、細胞生物学、生化学、材料科学の知識を統合して、損傷した組織の機能を回復、改善、または維持できる生物学的構造を創出する学際的な分野です[1,2,3]。これらの分野の進歩のおかげで、ますます複雑で機能的な生物学的システムを開発することが可能になりました[4]。この分野は、3つの重要な要素の協調的な相互作用に基づいています[5]。これらの最初の1つ目は幹細胞であり、さまざまな特殊な細胞型に分裂して分化する独自の能力を持っています[6]。2つ目は3次元足場で、支持構造として機能し、細胞接着、栄養、増殖に適した微小環境を作り出します[3,7]。最後の3つ目は、生物自体から分泌されるタンパク質群である成長因子によって構成され、化学シグナルを介して細胞の移動や分化などの主要な生物学的プロセスの制御に不可欠な役割を果たします[5,8]。
グラファイトの酸化によって得られるグラフェンの誘導体である酸化グラフェン(GO)は、その優れた物理化学的および生物学的特性により、科学界で大きな関心を集めている材料です[9,10]。GOは炭素由来ナノ材料のファミリーに属し、さまざまな同素体を含むグループです。その形状範囲には、ダイヤモンドやグラファイトなどの三次元構造、グラフェンなどの二次元構造、カーボンナノチューブなどの一次元構造、フラーレンなどのゼロ次元構造[11,12]が含まれます。GOの合成にはさまざまな方法があり、その中でも機械的剥離、化学気相成長（CVD）法、ハマーズ法が際立っています。ハマーズ法は最も広く使用されている方法の1つであり、硫酸と過マンガン酸カリウムを使用したグラファイトの化学酸化で構成されています[13]。
GOは、合成、軽量、ほぼ透明であるだけでなく、優れた機械的強度を示す特性の点でもあります。また、歯科2007年にGeimとNovoselovによって導入されて以来、GOの生体適合性は、細胞との相互作用する優れた能力が広く研究されるだけでなく、細胞接着、増殖、分化などの重要なプロセスを促進します[9,10,18]。
この特定の文脈では、GO は、特定の配列の炭素原子を含む六方晶系の結晶構造により、潜在的に価値のあるナノ材料として認識されています [1]。これらの特性により、GOは、特に組織工学および再生歯科の分野において、さまざまな用途に有望な生体材料としての地位を確立しています[19,20]。
ポリメタクリレートメチル (PMMA) は、1936年に歯科補綴物の製造材料として初めて導入されました。PMMA(IUPAC名:ポリ[1-(メトキシカルボニル)-1-メチルエチレン])は、メタクリル酸メチル(C5O2H8)、ポリ(メタクリル酸メチル)が得られ、化学的に(C5O2H8)nで表される長鎖ポリマーです。重合プロセスは開始ステップから始まり、化学開始剤または熱、光、マイクロ波などの外部エネルギー源を使用してフリーラジカルが生成されます。伝播段階では、モノマーユニットが成長するポリマー鎖に順次付加するにつれて反応が進行します。この反応は終了段階まで続き、反応性自由電子が鎖の末端に移動することで、それ以上の成長を停止します。PMMAは主に低コスト、取り扱いの容易さ、優れた審美的特性などから、今日でも最も広く使用されている方法の1つです[21,22]。しかい、その機械的および生物学的特性にはいくつかの制限があり、GOなどのナノ粒子の組み込むことによる改質が求められています。この組み合わせは、PMMAの機械的特性を改善するだけでなく、ヒト歯科幹細胞 (hDPSC) の増殖と分化などの重要な細胞プロセスをサポートし、骨および組織の再生における応用の可能性を広げます [23]。
これに関連して、本研究の目的は、酸化グラフェンを豊富に含む生体高分子（バイオポリマー）が hDPSC の生存率と分化におぼす影響を評価することです。この革新的な生体材料は、即時型補綴物、固定式補綴物、整形外科用機器、鼻閉鎖器、骨セメントへの応用が可能であり、再生歯科治療における結果を最適化するための生体適合性で効果的な代替手段を提供する可能性があると考えられています。
2. 材料と方法
2.1.PMMA及びPMMA＋GO試料の調整
PMMA (対照群) および PMMA+GO (実験群、市販品: Osforma Addir Pink、Los Algodones、Baja California、Mexico) のサンプルは、製造元の指示に従って、粉末と液体の体積比 3:1 を使用して調製しました。PMMA+GOの場合、GOは製造元から提供されたポリマー粉末に事前に分散させておきます。
両群とも、対応する量のポリマーを秤量し、モノマーを計量して容器に注ぎ込みました。成分は、適切な濡れを確保し、空気の混入を最小限に抑えるために、スパチュラを使用して手動で混合しました。混合物が可塑性相に達したら、ステンレス鋼製の円形金型(直径1.5mm×厚さ1mm)に入れ、プレスし、30分間静置して重合プロセスを完了しました。
その後、試料を型から取り出し、研磨し、20分間滅菌しました。試料はその後、分析のために保管されました(図1)。
図 １
図1：従来型およびGOポリマー試料の処理方法。出展：BioRender 2025より
2.1.1.PMMAおよびPMMA＋GOの特性評価
PMMA+GO群については、光学顕微鏡およびGO単独の走査型電子顕微鏡(SEM)(日立ハイテク株式会社、東京、日本)を用いて、形態、ポリマーマトリックス内の酸化グラフェン、分布およびGOの形態特性を評価しました。光学顕微鏡は、一般的な分散パターンと表面テクスチャを特定するために、標準倍率(50〜200倍)での初期表面観察に使用されました。GOの詳細分析のために、SEMは日立S5500顕微鏡(日立ハイテク株式会社、東京、日本)を使用して実行されました。サンプルをカーボンテープに取り付け、前述のプロトコルに従って、20〜25kVの加速電圧と20〜25Paのチャンバー圧力で1500×倍率で検査しました[14]。
2.2. 細胞培養試験
hDPSC細胞は、メキシコのグアナファトにあるメキシコ国立自治大学 (UNAM)レオンキャンパスにある国立高等研究学部のナノ構造および生体材料部門に属する学際研究室 (LII) の細胞バンクから調達されました。本研究は、所属機関の研究倫理委員会 (登録 CE 16/004) からの事前承認を得て実施しました。細胞は、10% ウシ胎児血清 (FBS;Sigma-Aldrich)、1% 抗生物質溶液 (1000 IU/mLペニシリンおよび100μg/mLストレプトマイシン;Sigma-Aldrich)および 1% L-グルタミン(GlutaMAX;Gibco、Life Technologies、カールスバッド、カリフォルニア州、米国)で培養しました。培養物は、37 ± 1℃、相対湿度95 ± 1%、CO2濃度5 ± 1%の雰囲気に制御された条件下で行われました。 実験手順では、細胞を初期密度1×105細胞/ｍLで96ウェルプレートと24ウェルプレートに播種し48 時間培養されました。
2.2.1.細胞毒性試験
従来型のPMMAおよび酸化グラフェンPMMA(PMMA+GO)の細胞毒性効果は、3×105細胞/ｍLの濃度で培養されたhDPSCを使用して評価されました。試験は2つの方法で行われ：(a)24ウェルプレートでの直接接触：各ウェルに補充されたMEM0.5mLと実験群のサンプルを各ウェルに配置し、(b)96ウェルプレートでの間接接触：この場合、ファルコンチューブに各種類の従来型PMMAとグラフェン酸化物で強化されたサンプルを含むMEM 1mLを配置し、サンプルを無菌条件下で37℃、180rpmの攪拌下で24時間培養しました。24時間後、ポリマーサンプルを除去し、上清（溶出液）を対応するグループの培養液として使用しました。最後に、hDPSCを直接および間接接触に24時間曝露しました。その後、MTT（3-(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)-2,5-ジフェニルトリアゾールブロミド）バイオアッセイを、0.2mg/mLの溶液を使用して実施し、処理した細胞を新鮮な培養液中のMTT溶液で4時間培養しました。形成されたフォルマザンは、96ウェルプレートでは0.1mLのジメチルスルホキシド（DMSO、Karal,グアナフアト、メキシコ）で溶解し、96ウェルプレートでは0.3mLのDMSOで溶解し、分光光度計MultiskanGO™マイクロプレート分光光度計（Thermo Fisher Scientific、ウォルサム、MA、米国）で570nmで吸光度を測定しました。すべての実験は、3つの独立した実験（n=9）で3回繰り返し実施されました。結果は、PMMAに曝露されていない対照群に対する生存細胞の平均百分率として示された。
2.2.2. 細胞増殖試験
細胞増殖試験では、セクション2.2.1で前述した手順を実施しましたが、直接接触および間接接触の両方のサンプルは3、7、14日間培養し、新鮮なMEM培地を3日ごとに交換しました。実験は3回の独立した試験（n=9）で3連で実施しました。結果は、対照群に対する生細胞の平均割合として示しています。
2.2.3. 細胞分化アッセイ
細胞継代は、24ウェルプレートで2×105細胞/mLの密度で播種いました。プレートは、セクション2.1.1でPMMAおよびPMMA+GOへの直接接触および間接接触について説明した方法に従い、37℃、5% CO2、95%湿度でインキュベートしました。細胞分化培地は以下のように作製した（図2）。
図 ２
図2：hDPSCを脂肪細胞系、軟骨細胞系、骨細胞系に分化させる方法の模式図。
脂肪生成分化
24時間後、培養培地を除去し、PBSで2回洗浄した後、α-MEM（10% SFB、1%ペニシリンおよびストレプトマイシン、0.1mMデキサメタゾン、10mM B-グリセロリン酸、50mg/mLアスコルビン酸-2-リン酸、インスリン、L-グルタミンを含む）からなる脂肪分化培地600 μLを添加した。その後、分化培地を1日おきに添加し、新鮮な培地と交換し、4週間培養した。4週間後、室温で1時間、油性赤色染色（0.3g、60% v/vイソプロパノール 100 mL）を用いて分化を停止した。細胞をPBSで2回洗浄し、最後に位相差顕微鏡で分化を観察した。
軟骨形成分化
24時間後、培地を除去し、PBSで2回洗浄した。続いて、10%SFB、1%ペニシリンおよびストレプトマイシンを含むα-MEM、0.1 mMデキサメタゾン、10 mM B-グリセロリン酸、50 mg/mLアスコルビン酸-2-リン酸、および骨形態形成タンパク質(BMP-1またはBMP-4)を含む600 μLの軟骨形成分化培地を添加しました。次に、サンプルを組み込みました。分化培地は、2週間、1日おきに交換されました。2週間の期間の終わりに、PBSで2回洗浄することによって分化を停止し、細胞を70%v / vエタノールで10分間固定しました。続いて、PBSによる追加の洗浄を行い、サフラニン染色(0.1%で0.15 mL)を適用しました。細胞を蒸留水で5回洗浄し、顕微鏡下で観察した。
骨形成分化
24時間後、培地を除去し、PBSで2回洗浄した。次に、10%SFB、1%ペニシリンおよびストレプトマイシンを含むα-MEM、0.1 mMデキサメタゾン、10 mM B-グリセロリン酸、および50 mg / mLアスコルビン酸-2-リン酸で構成される600 μLの骨形成分化培地を添加しました。次に、PMMAサンプルを配置し、鉱物クラスターと複屈折結晶の形成が顕微鏡下で観察されるまで、4週間、1日おきに培地を交換しました。4週間の終わりに、アリザリンレッド(0.1 M NaHで40 mM)で染色することにより分化を停止しました。2発注書4pH 4.3)で10分間。細胞をPBSで2回すすぎ、室温で30分間70%(v / v)エタノールで固定しました。続いて、PBSでさらに2回洗浄し、250 μLのアリザリンレッドを10分間添加しました。次に、細胞をPBSで2回、二重蒸留水で5回洗浄し、最後に細胞を顕微鏡で観察しました。
2.3. 統計分析
hDPSCの細胞生存率を算出するため、結果は平均値と標準偏差（SD）で報告されている。Shapiro–Wilks正規性検定を実施した。比較統計は、生物学的試験（細胞毒性試験および細胞増殖試験）におけるデータの分布に基づいて分析した。パラメトリック結果（分散分析およびTukeyの事後検定）については、SPSSバージョン20ソフトウェア（IBM、米国イリノイ州シカゴ）を用いて記録および解析し、有意水準はp < 0.05とした。
3. 結 果
3.1.PMMA＋GOに特性評価
当研究グループが以前に報告した結果[15]に示されているように、図3Aに示すように、PMMA+GOでは、スケール（0.5mmおよび100μm）に応じて、主に球状の粒子が観察され、そのサイズは数十μmから数百μmの範囲で変化しています。球状粒子は不均一に分散しているように見え、これは複合サンプルまたは異なる凝集度を示している可能性があります。SEM像は、GOに特徴的なラメラ状または薄片状の構造を示しており、ラメラはこの種の材料によく見られるように折り畳まれています。粒子サイズは15μmから200μmの範囲で、不均一な形態を示しています（図3B）。
下顎の歯に関しては、PVSがMedit i700およびPrimescanよりも有意に優れた真度を示しました（図3）。Emerald SおよびiTero Element 5Dは、Medit i700よりも有意に優れた真度を示しました。
図 3
図3： 光学顕微鏡で分析した PMMA + GO サンプル。
球状粒子が示されています (A)。SEM 顕微鏡写真では、GO のラメラ形態が観察されます (B)。
3.2.細胞毒性試験
24時間培養後、PMMA群の細胞生存率は、直接接触で90.8 ± 6.2%、間接接触で77.2 ± 8.4%を示した。一方、PMMA+GO群では、直接接触で149.6 ± 14%、間接接触で99.0 ± 21.4%であった（図4）。
これらの結果は、いずれのポリマーも細胞毒性を示さなかったことを示しています。さらに、ポリマーにGOを添加すると、直接接触における細胞生存率が有意に改善することが観察され（p < 0.05）、GOが細胞生存率に有益な効果をもたらす可能性があることを示唆している。
3.3.細胞増殖アッセイ
PMMA群では、直接接触時の細胞生存率は、72時間で99.9 ± 7.0%、7日で120.2 ± 14.6%、14日で102.9 ± 17.3%でした。間接接触では、72時間で64.8 ± 21.6%、7日で91.4 ± 16.5%、14日で63 ± 15.8%でした。
一方、PMMA+GO群では、直接接触時の細胞生存率は、72時間で95.7 ± 6.1%、7日で172.9 ± 16.2%、14日で95.4 ± 22.8%でした。一方、間接接触では、72時間で67 ± 9.6%、7日で142 ± 18.7%、14日で79.1 ± 3.1%という値が得られました（図5）。GOの存在は、特にインキュベーション7日目において細胞生存率を高めることに注目すべきです。また、72時間後の細胞生存率の低下（軽度の細胞毒性）は、両ポリマーにおいて特に間接接触において顕著であることも強調されています（p < 0.05）。
図4：PMMAおよびPMMA+GOとの直接および間接的な24時間接触におけるhDPSC細胞の細胞毒性。光学密度570 nm。吸光度範囲（0.137～3.303）。各バーは平均値±標準偏差（SD）を表す。統計解析は一元配置分散分析（ANOVA） を用い、その後Tukeyの事後検定を行った。アスタリスク（*）は対照群と比較して統計的に有意差が認められた濃度を示す（p < 0.001、n = 9）。出典：Direct
図5：PMMAおよびPMMAとの直接および間接接触における72時間、7日間、14日間のhDPSC細胞生存率。光学濃度570 nm。吸光度範囲（0.099～3.214）。各バーは平均パーセンテージ±標準偏差（SD）を表す。統計解析は一元配置分散分析（ANOVA）およびTukeyの事後検定を用いて実施した。アスタリスク（*）は、対照群と比較して統計的に有意な差がある濃度を示します（p < 0.001、n = 9）。
出典：Direct
3.4. 細胞分化
3.4.1.脂肪生成分化
脂肪細胞の存在は、定性的な変数として、脂質沈着物の染色によって決定されました。独立した試験ごとに18サンプルが観察され、赤みがかった脂質沈着を示すためにオイルレッドが適用されました。GO を添加した PMMA と直接接触したサンプルでは、間接的に接触したサンプルや GO を添加していないサンプルと比較して、より多くの脂質沈着物が観察されました (図 6A、B)。
図 6
図6 ：対照条件下、直接接触下、および従来のPMMA（A）およびGOを豊富に含むPMMA（B）との間接接触下におけるhDPSCの脂肪分化、軟骨形成、および骨形成系統への分化の比較顕微鏡写真。各条件において、系統特異的な分化の形態学的証拠が認められる。
出典：直接観察
3.4.2.軟骨形成分化
軟骨形成分化の過程で、これらの細胞によって分泌されるマトリックス（基質）が染色され、サフラニン染色によってグリコサミノグリカンとプロテオグリカンの検出が可能になりました。この分化では、酸化グラフェンを添加したPMMAと直接接触したグループでは、間接接触したままのサンプルとGOを添加していなサンプルと比較して、軟骨形成分化の増加が観察されました(図6A、B)。
3.4.3.骨形成分化
骨形成分化は、骨芽細胞表現型のマーカーであるアルカリフォスファターゼと機能性のマーカーである細胞外マトリックスの石灰化の検出により評価されました。独立した試験ごとに合計18サンプルを位相差顕微鏡で観察し、未修飾の直接接触サンプルに加え、PMMA+GOサンプル（間接接触サンプルを含む）において、アリザリンレッド染色下で鉱物クラスターと複屈折結晶が顕微鏡で確認されました。一方、直接接触群に属する酸化グラフェン修飾サンプルと、GO修飾されていない間接接触サンプルとの間には有意差は認められなかった（図6A、B）。
このアッセイのサンプルは、マイクロプレートリーダー（Thermo Fisher Scientific,ヘルシンキ, フィンランド）に採取し、550 nmで測定が行われ、対応するデータはANOVA（分散分析）で解析され、p <0.05の値が得られ、グラフェンと間接接触したサンプルおよびGOなしの直接接触サンプルにおいて統計的に有意な差が観察されました（図7）。
図7：PMMAおよびPMMAとの直接接触および間接接触における骨形成分化。吸光度範囲（0.045～0.052）。グラフ中の各値は平均値に対する割合と標準偏差を表す。一元配置分散分析（ANOVA）、事後Tukey検定を実施。（*）は有意差のある濃度を表す。データは平均値と分散を表す。 ANOVA検定 * p < 0.05、Tukeyの事後検定、n = 9。
出典：Direct
4.議 論
本研究の結果は、GOを豊富に含むPMMAに曝露されたhDPSCにおいて、細胞分化が著しく増加したことを示している。この現象は、GOに存在する官能基が他の分子と共有結合および非共有結合を形成し、細胞分化プロセスを促進する化学誘導剤の濃縮プラットフォームを形成することに起因すると考えられる。これらの知見は、Leeら（2011）が報告した結果と一致しており、彼らはGO基質が濃縮プラットフォームとして機能することにより、脂肪細胞および軟骨細胞系への細胞分化が促進されることを観察した[23–27]。
本研究で得られた結果は、特に両実験群の間接接触において、72時間後の細胞生存率の低下を浮き彫りにしており、この反応は物質環境への細胞適応の初期段階に関連している可能性がある。新しい材料に曝露されてから最初の数時間は、残留化合物の放出や、代謝や表面への接着を調整する必要性により、細胞がいくらかのストレスを受けるのが一般的です。おそらくこの減少は、初期の重合副産物の放出や培地との相互作用に関連しています。しかし、その後数日間で観察された回復と生存率の大幅な増加は、この効果が永続的なものではなく、細胞が時間の経過とともに正常に増殖できることを示唆しています[23]。
さらに、最近の研究では、GOがPMMAなどの材料における細胞の生存率と増殖を高める能力が確認されています。Mirzaら、2019[28]は、GO改質PMMAでより高い生存率とより効果的な骨形成反応を実証し、Pahlevanzadehら、2021[29]は、GO強化PMMAベースのセメントは従来のPMMAと比較して優れた生体活性特性を示すと結論付けています。同様に、Garcia-Contrerasら（2021年）[14]は、PMMA+GOと接触した骨芽細胞の増殖がより良好であることを報告し、細胞増殖を刺激する可能性を強調した。
細胞分化に関しては、本研究は、複雑な骨腔におけるGOの生物活性のおかげでより組織の回復が速いことを示したSoleymani et al., 2020の研究結果、およびGOの修飾したPMMAを使用した場合に骨形成マーカーALP、SPARC、およびBMP-2の増加を報告したKrukiewicz et al., 2020より最近の研究の結果を補完する結果を示しています[30,31]。しかし、本研究の結果は、骨形成分化の有意な増加は観察されなかったものの、GOを豊富に含有するPMMAで処理した群で脂肪形成および軟骨形成の分化の増加があったことを示しています。この挙動は、GOの-OH基とアスコルビン酸などの分子との間の、化学誘導物質の誘引と結合を促進する水素結合を介した特異的な相互作用によって説明できます。これらの結果は、GOがPMMAベースの材料の生体活性特性を向上させる重要な成分であることを確認するものであり、特に特定の細胞分化が望ましい再生用途においてその役割を果たすことを裏付けるものであり、組織工学における生体材料の設計にとって有望である。PMMA+GOで観察された不均一な球形形態にもかかわらず、hDPSCの生存率や分化に対する悪影響は検出されませんでした。それどころか、特に直接接触条件下では、代謝活性の増加と増殖の促進を示しました。これらの発見は、GOの表面化学と酸素化官能基が、不規則な形態からの悪影響を上回り、細胞の接着と相互作用を促進する可能性があることを示唆しています。さらに、PMMAとPMMA+GOはどちらもISO 10993-5 [32]の細胞毒性閾値である≥75%の細胞生存率を満たしていましたが、PMMA+GOで観察された一貫して高い値、特に7日間の値は、細胞の生存と増殖にとってより好ましい微小環境を促進する上でGOの潜在的な生理活性の役割を示しています。これらの結果は、GOをポリマーマトリックスに組み込んだ場合の骨形成、軟骨形成、および脂肪形成反応が改善されることを報告した以前の研究と一致しています[14,30]。
5.結 論
本研究の結果は、再生医療および歯科材料への応用において、GOをPMMAに組み込むことの有望な可能性を強調するものである。PMMAを酸化グラフェンで修飾すると、hDPSCの骨形成、脂肪形成、および軟骨形成系への分化といった生理活性特性が向上するだけでなく、MTTアッセイで証明されたように細胞増殖も促進する効果も示されています。
これらの特性により、PMMAは組織再生およびバイオメディカルデバイス設計に最適な材料との位置付けを示します。安全性に関しては、酸化グラフェンを豊富に含有するPMMAは、hDPSCとの直接および間接接触評価において75%以上の細胞生存率を維持しており、従来のPMMAと比較して顕著な細胞毒性を示さないことを強調する。
この結果は、GOの安全な臨床応用の可能性を裏付けるものである。 in vitro試験の結果は有望ですが、複雑な生物学的環境におけるこの材料の挙動を検証するには、今後のin vivo試験が不可欠です。その有効性と安全性が確認されれば、酸化グラフェン修飾PMMAは、顎顔面欠損の再生、義肢の製造、さらには組織工学や再生医療のその他の用途において、貴重なツールとなる可能性があります。したがって、このイノベーションは、多機能バイオメディカル材料の開発における大きな進歩となる可能性があります。
原文のPDFはこちらから
Polymers (Basel). 2025 Jun 26;17(13):1768. doi: 10.3390/polym17131768.