人工靱帯開発のための高強度高分子繊維を用いた複合材料の生体内劣化に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452448
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 林 紘三郎 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (90026196)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 浩 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (00263228) ; 山本 憲隆 大阪大学, 基礎工学部, 講師 (40210546) ; 田中 正夫 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (40163571)
• Keywords: 人工靱帯 / 生体内劣化 / 高分子繊維 / 複合材 / 疲労試験 / 力学的性質 / 埋植試験 / 引強試験

Research Abstract

ポリエチレンテレフタレート繊維あるいはナイロン繊維を芯糸とし,この周りにトワロン繊維を鞘糸として1m当たり500回または800回螺旋状に巻き付けて複合糸を作製した.この複合糸について,生理食塩水浸漬試験,生理食塩水中での疲労試験,ラット皮下埋植試験を行い,以下の結果を得た.
1.複合化により,すべての複合糸でトワロン繊維よりも剛性が小さくなった.トワロン繊維を500回巻き付けた複合糸では,生理組織にみられるようなJ字形の荷重-ひずみ関係が現れた.しかし,トワロン繊維を800回巻き付けた複合糸では,荷重-ひずみ曲線は,それぞれの芯糸の曲線とほぼ同一であり,複合の効果がほとんど現れなかった.
2.芯糸にナイロン繊維を使用した複合糸では2×10^6回の繰り返し変形や生体内埋植により力学的強度がかなり低下したが,芯糸にポリエチレンテレフタレート繊維を使用した複合糸ではほとんど低下しなかった.
以上の結果から,ポリエチレンテレフタレート繊維の周りにトワロン繊維を1m当たり500回巻き付けた複合糸が人工靱帯の素材として有望であることがわかった.そこで,さらにこの複合糸についてコレステロール脂質溶液中での疲労試験や家兎の膝蓋骨-脛骨間への移植を行い,疲労挙動について検討し,以下の結果を得た.
3.ピーク荷重が50N以下での疲労試験では,繰り返し数が10^7回を越えても複合糸は破断しなかった.疲労試験終了後にこの複合糸の引張試験を行った結果,破断荷重は低下したが,剛性は変化しなかった.
4.膝蓋骨-脛骨間への移植により,1ヶ月後では破断荷重が低下したが,その後の1ヶ月間は破断荷重に変化は見られなかった.また,期間によらず剛性には変化は見られなかった.

Research Products

• [Publications] 山本,憲隆,他: "人工靱帯用複合材料の力学的性質と疲労挙動" 日本機械学会第6回バイオエンジニアリング学術講演会講演論文集. 34-36 (1994)
• [Publications] 林紘三郎,他: "Rreliminary Evaluation of High Strength Polymeric Fibers for the Development of Artificial Ligament" Proc.8th International Conference on Biomedical Engineering. 86-89 (1994)
• [Publications] 増田雅之,他: "人工靱帯用高分子複合材料の生体外疲労試験による評価" 日本機械学会関西支部第70期定時総会講演会講演論文集. (発表予定). (1995)