2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of a powerful bone-fixing polymer-coated screw by applying a novel surface modification technology
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21K12671
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
牛久 智加良 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (10338874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 賢 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (00322850)
穴田 貴久 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (30398466)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高分子修飾 / ポリ(2-メトキシエチルアクリレート) / 骨結合性 / osseointegration / 中間水コンセプト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2-メトキシエチルアクリレートを用いた可逆的付加-開裂連鎖移動重合（Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization, RAFT重合）により高分子ポリ(2-メトキシエチルアクリレート; PMEA）を作成することができ、10nm-100nmの範囲で適切な膜圧でナノ高分子コーティング法によるPMEA修飾純チタン製円柱の作製に成功した。PMEA修飾純チタン製円柱は、良好な骨性結合を獲得できることが予備実験から分かり、研究目的についてPMEA単独修飾金属の骨結合性評価をすることと修正した。2022年度までに、PMEA修飾純チタン製円柱を大腿骨骨幹端部への設置する研究を進め、力学試験(push in test)、組織学的骨形態計測をこれまでに済ませた。抗血栓性を有するPMEAのnegative controlとして高分子ポリ(butyl acrylate; PBA)修飾純チタン製円柱を本研究に用いた。PMEA、PBA、純チタン(cpTi)の3群で骨結合性を比較すると、Bone to implant contact(BIC) 4w：PMEA 38%、PBA 27%、cpTi 18%(p<0.05)、push in test 4w：PMEA 17.2N、PBA 11.1N、cpTi 11.1N(p<0.05)、8w：PMEA 25.7N、PBA 15.8N、cpTi 13.7N(p<0.05) という結果を得られ、PMEA修飾純チタン製円柱を大腿骨骨幹端部に設置すると、4週目以降に良好な骨結合性を得られることがBIC、push in test結果から判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の位置付けは、PMEA修飾金属の骨結合性をin vivoで解析することである。これまでにPMEA修飾純チタン製円柱の作製に成功し、その骨結合性について力学試験と組織学的骨形態計測で評価することができ、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。現在は、これまでと異なるタイムポイントでの上記評価を進めている。当初の研究計画から修正した点は円柱設置位置で、当初脛骨を予定していたが、サイズの問題から大腿骨骨幹端部に設置位置を変更した。十分に解析できることをこれまでに確認し、現在はこの位置での実験を進めている。また放射線学的解析について、これまでの試みでは金属によるハレーションの除去に難渋し、その点については進捗を得られておらず今後の課題となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の計画について、①8wまでの組織学的評価②12wまでのpush in test③放射線学的解析の確立 を予定している。①、②についてはこれまでに確立した実験手法で成果を得られると考えている。一方③について、金属のハレーション除去を目的として、検体採取時に金属を抜去して評価する方法を基本的には検討している。しかし抜去とともに生じる周囲の骨破壊がどのようにあるかを精査し、その方法を検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
組織学的解析費用について、本研究費から2023年3月頃の支出を予定し、そのため次年度分の前倒し支払い請求を予め行い、その支出に備えた。しかし動物実験が予定より遅れ、その支出が次年度となったため、当該助成金が生じた。次年度では、組織学的解析費用と放射線学的解析に対し、主に使用する計画である。
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