粘土ナノ粒子の骨形成生物活性におけるリチウムの役割

Laponite®クレイナノ粒子は、ヒト骨髄間質細胞（HBMSC）に骨形成効果を発揮することが知られています。最も特徴的には、アルカリホスファターゼ活性のアップレギュレーションとカルシウム沈着の増加です。その生物活性を与えるLaponite®の特定の特性は知られていない。この研究では、Laponite®分解生成物であるリチウムの役割を、リチウム塩とリチウム修飾Laponite®製剤を使用して調査しました。無傷の粒子とは対照的に、Laponite®に存在する濃度に相当する濃度で適用されたリチウムイオンは、アルカリホスファターゼ（ALP）活性の有意な増加を誘導することができませんでした。さらに、修飾粘土構造を伴うALP活性に有意差は観察されず、骨形成遺伝子発現に対するプラスの効果は、修飾粘土のリチウム含有量と相関しませんでした。これらの結果は、リチウム含有量ではなく、Laponite®ナノ粒子の他の特性がその生物活性の原因であることを示唆しています。

LAPONITE® clay nanoparticles are known to exert osteogenic effects on human bone marrow stromal cells (HBMSCs), most characteristically, an upregulation in alkaline phosphatase activity and increased calcium deposition. The specific properties of LAPONITE® that impart its bioactivity are not known. In this study the role of lithium, a LAPONITE® degradation product, was investigated through the use of lithium salts and lithium modified LAPONITE® formulations. In contrast to intact particles, lithium ions applied at concentrations equivalent to that present in LAPONITE®, failed to induce any significant increase in alkaline phosphatase (ALP) activity. Furthermore, no significant differences were observed in ALP activity with modified clay structures and the positive effect on osteogenic gene expression did not correlate with the lithium content of modified clays. These results suggest that other properties of LAPONITE® nanoparticles, and not their lithium content, are responsible for their bioactivity.