カーボンナノチューブと吸収性コラーゲンメンブレンを用いた人工靭帯の開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K23827
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 亀井 豪器 広島大学, 病院(医), 助教 (60633039)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 人工靭帯 / 前十字靭帯損傷 / 前十字靭帯再建術 / コラーゲン膜

Outline of Annual Research Achievements

共同研究機関であるLintec of America社に依頼し、実験で使用するカーボンナノチューブの撚糸のサイズを決定した。ラットの前十字靭帯と同程度の径２mmサイズに決定し、また今後に吸収性コラーゲンメンブレン組織を撚糸の中に包埋することも可能であることを確認した。まず、この２mmの撚糸のみの靭帯張力の測定をまず行い（SHIMADZU, EZ-SX）、Failure loadが約２０Nであった。ラットの前十字靭帯再建の実験を当科で過去におこなっているが（Kadonishi Y, Ochi M, JBJS Br, 2012）、その際に測定した自家腱移植後の再生靭帯のFailure loadは５～７Nであり、移植前のカーボンナノチューブ撚糸は３～４倍の強度を有していることを確認した。作成したカーボンナノチューブ自体の強度が正常の前十字靭帯よりも強いことが確認できたため、現在は実験モデルの作成を行っている。まず、大腿骨・脛骨に２mm径のドリルを用いて骨孔を作成し、自家趾屈筋腱を骨孔に誘導し、大腿骨・脛骨側の出口をナイロン糸で縫合し、前十字靭帯再建を施行した。引っ張り試験の際に、骨孔出口での損傷を生じないようにすることが実験を行う上で重要である。現在はこのコントロール群の作成を行っているが、骨孔出口での縫合方法の工夫が必要となるため、さまざまな縫合方法をためしているのが現状である。一定の強度が得られたのちに、①自家趾屈筋腱、②カーボンナノチューブ撚糸の2群をまず作成し、比較を行う予定にしている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

靭帯張力測定機器の購入に時間がかかり、3月下旬の納入になったため。4月から本格的に実験を開始したため。1年で十分終了可能と考えている。

Strategy for Future Research Activity

現在、自家趾屈筋腱を用いて前十字靭帯を再建した群とカーボンナノチューブ撚糸を用いて再建した群を作成している。術後8週の時点で引っ張り試験を行い、カーボンナノチューブ撚糸群で良好な結果が得られた場合には、組織評価を含めて行っていく予定にしてる。
カーボンナノチューブ撚糸群が劣る、もしくは同等の結果が得られるのみであれば、撚糸の改良を考えている。

Causes of Carryover

引っ張り試験器の購入が遅れ（2020年3月末）、実験の進行が遅れたため、次年度使用が生じた。令和2年後の予算と合わせて、動物・試薬購入、測定機器のソフトを追加購入する予定である。