Changing in material structure of anti-oxidant doped highly cross-linked polyethylene retrieved from in vivo

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K18462
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 刀根 慎恵 三重大学, 医学部附属病院, 助教 (80763739)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ポリエチレン / 酸化 / 人工関節置換術 / 抗酸化剤添加

Outline of Annual Research Achievements

人工股関節置換術及び人工膝関節置換術後に生体内より抜去された抗酸化剤添加ポリエチレンは計12サンプルで男性4サンプル、女性8サンプル、平均年齢は75.8歳、BMIは23.6kg/m2であった。生体内留置期間は20.8ヵ月でビタミンE浸漬架橋型ポリエチレンが5サンプル、ビタミンE混合架橋型ポリエチレンが6サンプル、イルガノックス混合ポリエチレンが1サンプルであった。ライナーは荷重部とリム部、インサートは内側荷重部に対してそれぞれ厚み200μmのスライス片を作成し、FT-IRを用いて摺動面から嵌合面まで200μm毎に測定し、最大酸化度、平均残留脂質量、平均ビタミンE指数を算出した。さらに、荷重面に対して直径6mm、厚さ250μmの薄片を各サンプルに対して3片ずつ作成し、示差走査熱量測定器を用いて酸化誘導時間の測定を行った。結果としては、荷重部における最大酸化度、平均残留脂質量、平均ビタミンE指数はそれぞれ0.080、1.954、0.039で、リム部における最大酸化度、平均残留脂質量、平均ビタミンE指数はそれぞれ0.025、0.616、0.053であった。各サンプルの結果は3片の平均とした。抗酸化剤添加ポリエチレンの酸化誘導時間の平均は31.3分となり、ビタミンE指数と強い相関を示した。抜去された抗酸化剤添加ポリエチレンの最大酸化度は非常に低値であったが、生体内留置期間が8年3ヵ月のビタミンE浸漬架橋型ポリエチレンに関しては荷重部の最大酸化度が0.342と酸化度の上昇を認めており、留置期間が長くなれば抗酸化剤が添加されていたとしても荷重部の酸化を抑制できない可能性が示唆された。
また、酸化誘導時間においては各サンプルの製造工程によってばらつきは認めたものの、ビタミンE指数と強い相関を認めたことから、ビタミンEの含有量が多ければ多いほど酸化開始までの時間が延長する可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

各ライナーの荷重部及び各インサートの内側荷重部に対して厚み250μm、直径６mmのスライス片をそれぞれ3片ずつ作成し、示差走査熱量測定器を用いて酸化誘導時間の測定を行った。ラマン分光分析の測定に関してはCovid-19の拡大に伴って実験施設への訪問が不可能な状態となっており、実験を進めることができていない。

Strategy for Future Research Activity

Covid-19の拡大の持続により、実験施設への訪問が不可能な状態となっており、ラマン分光分析によるサンプルの解析はできない状態となっているため、現在のデータをもとに論文作成を行っている。さらに抜去したサンプルが獲得できれば追加で実験を行っていく。

Causes of Carryover

理由：Covid-19の拡大に伴い、実験の遅延が生じているため
使用計画：論文作成や新しく取得したサンプルの実験を行っていく