| Project/Area Number |
23K11924
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90140:Medical technology assessment-related
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
高橋 康仁 東京医科大学, 医学部, 助教 (60567668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立岩 俊之 東京医科大学, 医学部, 准教授 (00424630)
宍戸 孝明 東京医科大学, 医学部, 教授 (70266500)
正岡 利紀 東京医科大学, 医学部, 准教授 (70256270)
山本 謙吾 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (10246316)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | 人工膝関節 / 超高分子量ポリエチレン / 脛骨インサート / 微構造解析 / デラミネーション耐性 |
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| Outline of Research at the Start |
超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）は、人工膝関節全置換術（TKA）用インプラントの摺動部を構成する必須の機能性高分子材料である。UHMWPE人工関節の性能安全性は、これまでそのトライボロジー性能が最も重視された。しかし、大荷重が作用する膝関節においては、酸化劣化と疲労摩耗が複合的に作用したデラミネーション破壊によって、その長期耐用性が制限されている。そこで本研究では、UHMWPE脛骨インサートにおけるデラミネーション耐性強化の観点から、各製造因子の至適化を目指した物理化学的検証を実施する。さらにミクロからマクロレベルの検証に基づき、超長期耐用性の実現や次世代材料開発への足掛かりとなるデータの収集を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、人工膝関節全置換術（TKA）で使用される超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）脛骨インサートを対象として、製造因子がインプラント表層の剥離（デラミネーション破壊）に与える影響を詳細に解析することにより、生体環境における長期耐久性向上を目指すものである。
初年度は、UHMWPEの平均分子量（4.7-8.7 (10^6 g/mol)）、架橋線量（0-130 kGy）、および抗酸化剤（dl-α-tocopherol）添加濃度(0->0.5 wt.%)の異なる８種類の脛骨インサート（各n=4: 計32個）に対してデラミネーション試験用のフラット加工を施し、試験部位をマーキングした。またレーザーラマン分光法を用いて、マーキング域内の表面微構造（結晶相、非晶相、斜方晶、第三相の体積分率）を非破壊分析した。UHMWPEにおける初期の微構造の違いは、原料樹脂の平均分子量によるところが大きく、架橋線量や抗酸化剤添加量には有意な影響を受けない結果であった。UHMWPEの平均分子量が小さいほど、結晶相、斜方晶の占める割合が大きい傾向を認めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現時点では本研究の遂行において予期せぬ事態や問題等は生じておらず、当初予定通りデラミネーション試験用のインプラント加工および初期構造の分光分析が終了しており、次年度以降の強制酸化試験およびデラミネーション試験の準備に着手している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降では各脛骨インサートの強制酸化試験を行い、フーリエ変換赤外分光法およびラマン分光法を用いた微構造解析を実施する。強制酸化試験後、デラミネーション試験を実施し、インサート表面の損傷度や微構造の変化などを分子分光法により解析し、各製造因子がデラミネーション耐性に与える影響について考察する。
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