生体親和性材料によるナノ表面処理を用いた画期的な人工膝関節の開発に関する研究

文献情報

文献番号

201209007A

報告書区分

総括

研究課題名

生体親和性材料によるナノ表面処理を用いた画期的な人工膝関節の開発に関する研究

課題番号

H23-政策探索-一般-007

研究年度

平成24(2012)年度

研究代表者(所属機関)

茂呂　徹(東京大学　医学部附属病院)

研究分担者(所属機関)

中村　耕三(国立障害者リハビリテーションセンター)
川口　浩(東京大学　医学部附属病院)
石原　一彦(東京大学大学院　工学系研究科)
村上　輝夫(九州大学バイオメカニクス研究センター)
宮本　比呂志(佐賀大学　医学部)
塙　隆夫(東京医科歯科大学　生体材料工学研究所)
武冨　修治(東京大学　医学部附属病院)
岡　敬之(東京大学　医学部附属病院)
京本政之((株)京セラメディカル)

研究区分

厚生労働科学研究費補助金厚生科学基盤研究分野創薬基盤推進研究（政策創薬探索研究）

研究開始年度

平成23(2011)年度

研究終了予定年度

平成25(2013)年度

研究費

35,000,000円

研究者交替、所属機関変更

-

研究報告書（概要版）

研究目的

本研究の目的は、生体親和性に優れたMPCポリマー（PMPC）のナノ表面処理技術を応用し、耐久性と抗感染能に優れた画期的な人工膝関節を開発することである。

研究方法

摺動面材料の検討、荷重支持性の検討、摩耗抑制効果の検討、抗感染性の検討、を行った。

結果と考察

摺動面材料の検討では、昨年度確立した至適UHMWPEレジン（GUR1020）を用いて、種々の線量によるガンマ線照射を行い、その機械的特性（引張り特性、衝撃特性、クリープ変形性、微小多軸引張り特性）、物理特性（密度、架橋密度）を評価した。
荷重支持性の検討では、ピンオンディスク型摩耗試験機を用いて、繰り返し衝撃‐摺動条件における摩耗重量評価、摺動面形態観察および形状変化解析を行い、PMPC処理を施した架橋ポリエチレンの荷重支持性および耐衝撃特性を評価した。
摩耗抑制効果の検討では、人工膝関節におけるPMPC処理の摩耗抑制効果を、手術後の歩行を再現する膝関節シミュレーターを用い評価した。重量変化による摩耗重量の測定、摺動面の三次元形状解析による体積摩耗評価、摺動面の形態観察および潤滑液中の摩耗粉の粒径分布解析による摩耗動態の分析から、PMPC処理による摩耗抑制効果を確認した。
抗感染性の検討では、PMPC処理した金属表面のタンパク質吸着量をビシンコニン酸（BCA）Protein Assay試薬を用いて測定し、吸着抑制効果を評価した。また、表面の親水性を、接触角測定により計測した。さらに細菌接着抑制効果について検討を開始した。

結論

以上の研究成果は、生体親和性材料によるナノ表面処理を用いた画期的な人工膝関節の開発を推進しうるものであり、革新的な人工膝関節の臨床応用が期待できる内容であった。