2022 Fiscal Year Annual Research Report
骨固着性が強い高分子修飾インプラントにおけるバイオフィルム形成抑制効果の研究
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22K09343
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
池上 拓 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (70934587)
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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)
牛久 智加良 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (10338874)
穴田 貴久 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (30398466)
米本 圭吾 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (50894466)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオフィルム / 高分子修飾 / ポリ(2-メトキシエチルアクリレート) / 中間水コンセプト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、可逆的付加-開裂連鎖移動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、抗血栓性材料として人工血管、カテーテル等に実用化している。また、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、病原細菌の付着性が抑制されることを確認した。一方で、その表面における病原細菌を介したバイオフィルム形成能については不明である。バイオフィルム形成はインプラント感染治療の大きな壁となるため、高分子修飾された金属インプラントを骨関連手術に応用するためには、この問題を評価する必要性がある。
2022年度までに我々はPMEA修飾純チタン製円柱を用いたin vivoでの研究を進め、力学試験、組織学的骨形態計測を行った。その結果本材料は、良好な生体適合性および骨性結合を獲得できることが分かった。次に感染実験についてPMEA、PMEAの誘導体である高分子ポリ(3-メトキシエチルアクリレート) および、抗血栓性を有するPMEAのnegative controlとして高分子ポリ(butyl acrylate)それぞれで修飾したPET基板を用いた。黄色ブドウ球菌の菌液を作成し、それぞれの基板を浸漬したGlucose添加BHI(brain heart infusion) (BHIG)および、NaCl添加(BHIN)の2種の液体培地で24時間静置培養した。基板表面に形成されたバイオフィルムを染色し定量比較を行った。BHIG培地ではPMEA修飾PET基板上において、修飾なしPET基板と比較し優位にバイオフィルム形成が少なかった。BHIN培地では有意差を認めなかった。
本実験結果より、BHIG培地でのPMEA修飾のバイオフィルム形成抑制効果が確認できた。
Glucose添加は、タンパク質に依存したバイオフィルム形成を誘導することが知られており、今後は金属表面での水和条件の変化がバイオフィルム形成抑制に与える機序を形態学的、分子学的に評価するとともに、in vivoにおける抗菌性試験を行う予定である。
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