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Development of medical materials for soft tissue reconstruction using new highly elastic and biodegradable polymers

Research Project

Project/Area Number 19K23603
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0403:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

MURAYAMA Atsuhiko  名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (90844457)

Project Period (FY) 2019-08-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords生分解性プラスチック / PHA / 伸縮性 / 柔軟性 / 生体適合性 / 生分解性ポリマー / ポリヒドロキシアルカノエート / 高伸張性 / 分解性 / 生分解性 / 多孔性構造 / 新規医療材料
Outline of Research at the Start

PHAは地球環境にやさしい生分解性プラスチックである。モノマーの配合比次第で、その物性を変化させることが可能であり、研究代表者の所属するグループは高い伸展性と強度を併せ持つPHAの安定した供給を実現した。また、この独自のPHAを用いて3次元構造の開発に取り組み、不織布や袋状構造体の作製方法を確立した。本研究では、これまでの研究手法をさらに発展させ、多孔性医療材料を作製し、その有用性や安全性を検証することに主眼を置く。その成果によって、薬剤の吸着実験や臨床研究に発展させ、最終的には人工神経や人工靭帯、人工血管といった軟部組織再建用デバイスのさらなる臨床的な応用を目指したい。

Outline of Final Research Achievements

Fibrous samples, utilizing a novel PHA sterilized by EO gas, were implanted in the dorsal subcutaneous tissue of rats for a specific duration before being removed. The study encompassed the following observations: 1) macroscopic and microscopic examination of the sample structure, 2) histological evaluation of inflammation in the surrounding implanted tissue, and 3) confirmation of the residual tensile strength. The findings were as follows: 1) At one year post-implantation, all samples exhibited partial degradation without any evident signs of infection. Scanning electron microscopy revealed the progression of fine cracks and crater-like changes, indicating slow bioabsorbability. 2) The results suggest that the degree of inflammation is relatively low compared to existing absorbable medical materials. 3) The in vivo half-life of tensile strength was approximately 26 weeks, indicating the maintenance of strength over the medium to long term.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現存する医療用吸収性材料は、主にポリ乳酸やポリグリコール酸から成るが柔軟性や生体適合性という点で問題となることがある。人工神経の足場は柔軟性に乏しく関節近傍での適応がなく、吸収過程で炎症を引き起こすことが報告されている。人工靭帯は伸展性や伸展したあとの復元性に乏しく、靭帯の生態学的な機能を正しく補完していない。新たな生分解性プラスチックであるP(3HB-co-4HB)を用いた繊維性サンプルは、生体にとって安全であり、ゆっくりと分解され、高い伸縮性や柔軟性を持っている。これらは現存する生体吸収性医療材料にはない特徴であり、アンメットニーズに応えるポテンシャルを秘めており新規性がある。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] A highly elastic absorbable monofilament suture fabricated from poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)2023

    • Author(s)
      Murayama Atsuhiko、Yoneda Hidemasa、Maehara Akira、Shiomi Noriyuki、Hirata Hitoshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 3275-3275

    • DOI

      10.1038/s41598-023-30292-w

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] A Highly Elastic Absorbable Monofilament Suture fabricated from Polyhydroxyalkanoates2023

    • Author(s)
      Atsuhiko Murayama, et al.
    • Organizer
      13th APFSSH
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ポリヒドロキシアルカン酸を用いた吸収性モノフィラメント縫合糸の開発2022

    • Author(s)
      村山敦彦 ほか
    • Organizer
      第95回日本整形外科学会学術総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Polyhydroxyalkanoatesを用いた合成吸収性モノフィラメント縫合糸の開発2022

    • Author(s)
      村山敦彦 ほか
    • Organizer
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-09-03   Modified: 2024-01-30  

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