2021 Fiscal Year Research-status Report
最適な濃度の抗菌イオンを徐放し、優れた骨形成促進作用を有するインプラントの開発
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21K16653
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
奥津 弥一郎 京都大学, 医学研究科, 特定病院助教 (70887661)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | titanium implant / antibacterial effect / silver ion / strontium ion / osteogenic effect |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究ではチタンインプラント表面に骨形成促進作用を持つSrイオンと抗菌性を持つAgイオンを担持させる処理を行い、各種濃度のAgイオンを徐放させるインプラント群において抗菌性や骨結合性、毒性、作用機序などを明らかにしていく。
現在、in vitroにおける抗菌性はAg濃度依存性に抗菌性を認めており、当初の予測した通りの結果を得ている。感染症に置いて最も多い菌種である、黄色ブドウ球菌で同結果を得ており、他の菌種でも行うか検討している。In vivoにおける抗菌性評価はまだ施行できておらず、今後実施していく。
骨形成性・細胞毒性の評価として、インプラント上での骨芽細胞・間葉系幹細胞培養の結果はAg濃度上昇に伴い、細胞活性がやや低下している状況であった。Ag濃度上昇による毒性が危惧される結果を得ている。今後、Ag担持によって骨芽細胞における骨形成促進作用が阻害されていないかどうかの評価を行う。ラットへの処理済インプラント埋入による動物実験におけるインプラント・骨結合性の評価はほぼ終了しており、Agイオンが高濃度担持したインプラントであっても骨結合性の低下は認めていない。
また、in vivoにおける抗菌性を予測できるin vitro抗菌性評価法の確立については上記動物実験における抗菌性の結果を得てから実施予定である。
また、現時点までの研究結果を、学会・研究会で発表を2回行ったが、論文、書籍などでの発表はない。
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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
実験の進捗程度としては30%程度であり、順調に経過している。
①動物実験における骨結合性評価(力学・組織評価)：順調であり良好な結果を得ている。Ag濃度が最も高いインプラントにおいて有意なAgイオンの血中濃度上昇を確認しているが、上昇の程度は著明なモノではなく、想定の範囲内である。インプラント周囲組織の評価では高濃度Agインプラントでも明らかな壊死組織・有毒性などは認めていない。②動物実験における抗菌性評価：今後実施予定である。個体差の影響もあり、安定した結果を得るために評価法を検討していく。③細胞実験における骨形成性・毒性評価：Ag担持により細胞活性低下を認めている。骨分化・骨形成性評価は今後行っていく。④in vitroにおける抗菌性評価：順調に経過しており、Ag濃度依存性に強い抗菌性を示しており、良好な結果を得ている。⑤in vivoでの抗菌性を予測できるin vitro抗菌性評価：未実施。
現在②を実施中であり、②の結果が安定的に得られるようになり次第、⑤に取りかかる予定である。
①③において(in vivo/in vitro)毒性の程度に解離が認められる。細胞実験と動物実験の限界と言えるかもしれないが、この解離についても今後実験・考察していく必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
想定外の結果を得ているものとして、細胞実験における骨芽細胞・間葉系幹細胞への毒性評価があり、今後実施予定の実験として、インプラント上での骨芽細胞の分化・骨形成性評価、他菌種における抗菌性の評価、動物実験における抗菌性実験、「in vivoにおける抗菌性を予測できるin vitro抗菌性評価法の確立」の実験がある。
細胞における毒性はAgイオン濃度が低いものでも少し認めているが、動物実験においては高濃度Agイオンでも明らかな組織毒性の所見は認めていない。In vitroとin vivoでの結果の解離を認めており、安全なインプラント作成における今後の課題である。具体的には動物実験におけるSr/Agイオン血中濃度測定や同元素の組織濃度の評価なども検討していく。
実施予定の実験については、インプラント上での骨芽細胞の分化・骨形成評価があり、Ag濃度が骨芽細胞分化などへの悪影響がないかを評価予定である。他菌種における抗菌性実験ではグラム陽性菌では評価を完了しているため，グラム陰性菌(大腸菌など)での評価あるいは薬剤耐性の黄色ブドウ球菌での評価を検討している。動物実験における抗菌性評価は個体差・排膿による自然軽快・による影響が大きく、安定した結果を得るのに時間を要している。
In vivoにおける抗菌性を予測できるin vitro抗菌性評価法の確立についてはin vivo、in vitro両者において安定的な結果を得る必要があるが、上記記載の通り評価法の再検討を繰り返していく必要があると予想している。
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Research Products
(2 results)
