2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of clinical countermeasures against in-vivo degradation of biomaterials
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16K10879
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| Research Institution | National Institute of Health Sciences |
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Principal Investigator |
迫田 秀行 国立医薬品食品衛生研究所, 医療機器部, 主任研究官 (50443099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 伸彦 大阪大学, 大学院医学系研究科, 寄附講座教授 (70273620)
富田 直秀 京都大学, 工学研究科, 教授 (50263140)
河上 強志 国立医薬品食品衛生研究所, 生活衛生化学部, 室長 (00434043)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 人工関節 / 超高分子量ポリエチレン / 生体脂質 / 耐久性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 関節液および抜去インプラントの分析
今年度は、新たに抜去インプラント5例、関節液3例を入手した。入手済みの症例も含め、19例について、フーリエ変換赤外分光光度計による分析を行った。
これまでに収集した38例を対象に、超高分子量ポリエチレンの製法と生体内劣化や損傷発生との関係を調査した。その結果、高度架橋処理による耐摩耗性の向上や、放射線照射処理に伴う酸化劣化の発生、高度架橋処理後の熱処理方法の違いに伴う酸化劣化抑制効果の違いなどが確認された。また、製法の違いにより損傷の発生状況にも違いが見られることがわかった。超高分子量ポリエチレン本来の力学特性を維持しつつ、充分な抗酸化能を付与することで、コンポーネントに発生する損傷を防止できる可能性があることがわかった。
2.臨床を模擬した劣化モデルの構築と劣化の力学的手法による評価
昨年度実施した試験では、超高分子量ポリエチレン製のブロック状試験片に、溶媒として使用したヘキサンが残留し、試験結果に影響したことが疑われたことから、追試を行った。トリグリセリド2種及びコレステロールエステル2種のそれぞれヘキサン溶液を調製し、超高分子量ポリエチレン製のブロック状試験片を60℃で7日間浸漬し、それぞれの脂質を収着させた。半量は、酸化劣化の進行を抑制しつつ残留したヘキサンを取り除くため、雰囲気をアルゴンに置換した密閉容器にブロック状試験片を入れ、定期的に雰囲気を置換すると共に試験片を計量し、重量変化がなくなるまで室温で保管した。残りは、空気中80℃で21日間の加速酸化処理を施した。その後、ミクロトームにより平滑な断面を作製し、微小硬度計を用いて力学特性を評価した。その結果、加速酸化を施した群と施さなかった群のいずれにおいても、脂質の収着の有無や、収着した脂質の種類の違いに伴う力学特性の顕著な差異は、試料間で認められなかった。
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