生体膜類似構造を持つMPCの人工股関節への応用のための基礎的検討

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12671398
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐藤 和強 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (50302691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川口 浩 東京大学, 医学部・附属病院, 講師 (40282660) ; 石原 一彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90193341) ; 高取 吉雄 東京大学, 医学部・附属病院, 助教授 (40179461) ; 中村 耕三 東京大学, 医学部・附属病院, 教授 (60126133)
• Keywords: 生体材料 / 人工股関節 / 弛み / オステオライシス

Research Abstract

我々は人口関節の弛みを抑制する試みとして、ポリエチレンライナー表面を生態膜類似構造を有する生体材料、2-methacryloyloxyethy1 phoshorylcholine(MPC)ポリマーで被覆修理することを考え、以下に示す基礎検討を行った。
(1)MPCポリマー処理がライナーの摩耗に与える影響
1)ポリエチレン表面をMPCで被覆、摩擦係数を測定した結果、未処理群の約1/5に減少した。2)単軸運動の摩擦試験を行い、トルクを経時的に観察したところ、MPC処理群では開始直後より低い値を保ち、100万サイクルにおいても対照群の1/6以下であった。また、他の荷重方向に一致したライナーの陥凹がみられ摩耗粉が発生していたのに対し、MPC処理群では100万サイクル終了時にもライナーの形状に変化はなく摩耗粉も発生していなかった。
(2)MPC particleが骨吸収に与える影響
蛍光物質で標識したポリエチレン微粒子をMPCで被覆しJ774.1細胞培養系に暴露した。蛍光顕微鏡にて観察したところ、未処理群ではマクロファージが貪食した多数の微粒子が観察できたのに対し、処理群では観察できなかった。さらに、培養上清中の骨吸収性サイトカイン濃度を測定した結果、MPC処理群では未処理群と比較して有意に低値であった。
以上の研究成果により、(1)少なくとも短期間の摩擦試験では、MPC処理がライナーの摩耗を著減させること、(2)MPC particleはマクロファージに貪食されないため、生体内で脱落して摩耗粉となったとしても骨吸収を誘導する可能性が低いこと、が示された。今後の研究で、MPCポリマー処理がライナーの摩耗を低減して長期の力学的負荷に耐えられること、MPC微小粉が骨吸収を誘導しないことが明らかとなれば、人工股関節の弛みの予防のための突破口となり、臨床応用の際には人工関節の長期成績の飛躍的な向上が十分期待できる。

Research Products

• [Publications] Tomohiro Konno: "Blood compatible nanoparticle immobilized with 2-methacryloxyl phosphorylcholine polymer"Transaction of the materials Research Society of Japan. 26(3). 897-900 (2001)
• [Publications] 茂呂 徹: "生体膜類似構造を持つMPCの人工関節への応用に関する検討-MPCポリマーはポリエチレンライナーの磨耗を低減するー"日本整形外科学会雑誌. 76(3). 5150 (2002)