理工学研究科応用化学専攻生体関連材料研究室（相澤 守教授）では、人工骨材料として臨床応用されている水酸アパタイト (HAp ) や β-リン酸三カルシウム (β-TCP) などバイオセラミックスの開発を行なっています。一方で、人工骨材料を開発するには、生体内での安全性を担保するため動物実験を必要としますが、動物福祉の観点から動物実験の削減が求められています。本研究では、人工骨材料開発に機械学習を活用し、新たに創製する人工骨材料の安全性や性能を予測可能な「骨形成予測モデル」を構築し、動物実験に替わる「代替動物実験法」の確立を目指しています。
本発表では、骨形成予测モデルの直接的逆解析によって算出した材料作製条件をもとに実际に材料を作製し、材料特性评価およびラット头盖欠损部に埋入したときの生体硬组织反応の検証を行なったところ、逆解析の予测値と実测値が标準偏差内で概ね一致し、目标とする骨形成率?生体吸収率を达成する人工骨材料の创製に成功しました。本研究で构筑したモデルは、大动物のブタだけでなく小动物のラットにおいても生体内硬组织反応を予测できることが実証され、异种动物间での予测精度の一致性が确认されました。これらの知见は、机械学习を活用した新规人工骨材料开発プロセスの构筑につながり、将来的には动物実験の削减を実现する「代替动物実験法」の确立が期待できます。
上记の研究结果が认められ、12月12日に香川県の高松商工会议所にて开催された第27回生体関连セラミックス讨论会にて、「学生発表赏」を授与されました（対象発表17件中3件が受赏）。本学会は、生体関连材料に関するサイエンスとテクノロジーに関する研究発表形式の讨论会であり、今回で27回目の开催となります。なお、この研究は、本学応用化学科データ化学工学研究室（金子弘昌教授）との共同研究であり、明治大学生命机能マテリアル国际インスティテュートの一环として実施されました。
受赏名：学生発表赏
学会名：第27回生体関连セラミックス讨论会
开催地：高松商工会议所
开催日：2025年12月12日
発表者：〇岩間翔喜?堀川祥汰?金子弘昌?相澤 守
演题：机械学习により构筑した骨形成予测モデルの直接的逆解析による人工骨の作製と异种动物を用いた生体内反応の検証
