1995 Fiscal Year Annual Research Report
軟骨細胞の応力応答を利用した非置換膝蓋/人工大腿関節シミュレータの開発
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07780782
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
日垣 秀彦 九州大学, 工学部, 助手 (00238263)
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| Keywords | 人工膝関節 / 関節シミュレータ / 軟骨細胞の力覚反応 / 非置換膝蓋 / インターロイキン / せん断応力 / バイオトライボロジ / パターンマッチング |
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| Research Abstract |
・細胞培養系による軟骨細胞の応力応答
人正常関節軟骨より軟骨細胞を採取し,高密度単層培養を行った.培養液環境(粘度0.7mPa・s,37°C)にて,コーンプレートタイプビスコメータによりせん断応力負荷試験を行った.せん断応力1.7Paの条件において,IL-1α,IL-1β,TNF-α,IL-6をELISAで解析したが,最も顕著な発現が認められたのはIL-6であった.それは1時間後と24時間後でそれぞれ無負荷の対照と比較し4倍と10倍の増加を認めた.OA関節軟骨細胞にIL-6の発現が報告されており,OAにおいてせん断ストレスが重要な因子であることが推察された.当初培養液の粘度条件を変化させることによる応力応答の変化の観察を計画していたが,ヒアルロン酸添加による約20倍の粘度増加に対し,細胞がディッシュ底面から剥がれる現象が起き,さらに検討が必要とされる.
組織培養系によるシミュレータの開発
2基の油圧シリンダーにより大腿四頭筋の張力と屈曲を模擬する膝蓋/人工大腿関節シミュレータを構築した.歩行等のシミュレーション条件を決定するために,高解像度CR像を用いた人工膝関節のパターンマッチング動態解析ソフトの開発を行っている.
摩擦状態の制御に関する基礎実験として,軟骨と人工材料の摩擦系における潤滑液中への関節液成分の添加の影響を観察した.各成分は潤滑モードに依存した役割を有し,ヒアルロン酸の増粘効果や蛋白成分とリン脂質の境界潤滑膜形成などにより摩擦状態の制御がある程度可能であることを確認した.
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[Publications] H.Higaki: "Lubricating ability of constituents in synovial fluid and articular cartilage" Proc.4th China-Japan-USA-Singapore Conf.Biomechanics. 154-157 (1995)
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[Publications] H.Higaki: "Role of constituents in synovial fluid and surface layer of articular cartilage in joint lubrication(Part 1)Experimental study in application of enzyme digestion" Jap.J.Tribology. 39-7. 859-869 (1995)
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[Publications] 日垣秀彦: "関節潤滑における関節液と軟骨表層の構成成分の役割(第2報)-蛋白成分の境界潤滑性-" トライボロジスト. 40-7. 598-604 (1995)
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[Publications] 日垣秀彦: "生体関節における蛋白成分とリン脂質の境界潤滑作用" 日本機械学会論文集. 61-588. 3396-3401 (1995)
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[Publications] 日垣秀彦: "関節潤滑における蛋白成分の役割(第1報)-境界潤滑性の実験的評価-" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 16. 369-374 (1995)
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[Publications] H.Higaki: "The boundary lubricating ability of proteins in natural synovial joints" Proc.Int.Tribology Conf.Yokohama. (in press). (1996)
