2023 Fiscal Year Annual Research 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 | 中間水コンセプト / 皮質骨多孔化 / osseointegration / 高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、材料に形成される水和状態に着目して確立した中間水コンセプトに基づき、高分子表面修飾によるosseointegration(骨固着性)促進を誘導する新たなインプラント開発を目指している。本研究に先立ち、抗血栓性と生体適合性を併有する非水溶性高分子としてポリ(2-メトキシエチルアクリレート) (PMEA)を我々のグループは合成し、PMEA修飾チタン製基板上で骨形成能が高まることをin vitroで明らかにした。本研究目的は、PMEA修飾チタン製インプラントのosseointegration(骨固着性)促進を、in vivoで確かめることである。SDラット(8週齢、雄)の大腿骨に骨孔を作成し、純チタン製丸棒インプラントを挿入する設置手術を行なった。PMEA修飾丸棒(PMEA群)と、比較対象として血栓形成作用を有する高分子ポリブチルアクリレート修飾丸棒(PBA群)と、修飾なし丸棒(cpTi群)を用いた。①力学試験(push-in test)を術後2、4、8週目に、②組織学的骨形態計測(丸棒－皮質骨の間隙幅、皮質骨の多孔化面積/皮質骨面積)を設置後2、4週に行った。①PMEA群の荷重値(N)は、2週目のPBA群より、4週目以降ではcpTi群とPBA群より有意に高値であった。②PMEA群の丸棒－皮質骨の間隙幅(μm)と皮質骨の多孔化面積/皮質骨面積(%)は、いずれも2週においてPBA群より有意に小さく、術後4週で他2群と比べて有意に小さかった。本研究結果から、PMEAが骨孔周囲の骨吸収力を抑制することで、丸棒設置直後に生じる丸棒周囲の皮質骨吸収が最小限で抑えられ、同時に生じる骨形成で丸棒－皮質骨骨面の間隙が狭くなり、力学的な骨結合性が早期に高まったと推察された。
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