| 研究課題/領域番号 |
20K12597
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
大槻 文悟 京都大学, 医学研究科, 講師 (30646766)
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| 研究分担者 |
藤林 俊介 京都大学, 医学研究科, 特定教授 (30362502)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 整形外科 / 歯科 / チタン金属 / インプラント / 感染 / 生体活性 / 骨伝導 / 黄色ぶどう球菌 / ヨウ素 / 抗菌性 / ヨウ素処理チタン金属 / 感染症 / 抗菌 / アルカリ加熱処理 / 骨結合 / 細菌 / バイオフィルム / チタン / ヨード / 手術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体活性を付与し、骨と直接結合できる性質のチタン金属に、抗菌性が非常に高いヨウ素を高濃度で担持させる技術を開発した。本研究では、ヨウ素イオンの種類や量を調整し、安全で感染を確実に予防できる手術インプラントの開発を目的としている。具体的には、本材料をラットや犬に細菌とともに埋入し、抗菌性を評価する。同時に、骨との結合能も引張試験を用いて評価する。安全性に関しては、in vitroでの細胞毒性試験、また動物実験では、甲状腺ホルモンなどを含めた生化学検査を行う。
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| 研究成果の概要 |
純チタン(cp-Ti)にアルカリ加熱カルシウム処理を施した生体活性チタン(Ca-Ti)にヨウ素をイオン交換で導入したヨウ素チタン(Ca-I-Ti)の３群でその抗菌性と生体活性を検討した。In vitroでCa-I-Tiは表面に付着するMSSAの数を1/100に減少させた。また骨芽細胞の増殖、分化能には悪影響を及ぼさないことが示された。
家兎を使用したin vivo試験では、Ca-I-Tiはヨウ素を導入する前のCa-Tiと同様の優れた骨結合能を有していること、またラットを用いた皮下感染モデルでも、材料表面の付着菌の数を著しく減少させるとともに、周囲組織の炎症や破壊を有意に抑制できることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在臨床で実際に使用されている抗菌インプラントは銀イオンを使用するものだけである。銀イオンは毒性があるが、抗菌性は高くない。一方ヨウ素は甲状腺ホルモンの原料で、術野の消毒に用いられるなど、抗菌性や安全性に優れている。われわれが開発したヨウ素の導入方法はイオン交換を用い、安価で複雑な形状にも対応できる。本研究ではこの技術を用いて作成したイオン含有チタン金属が、純チタンと比較して優れた生体活性を有することはもちろん、金属表面の細菌付着を強く抑制できることを示すことができた。安全性にも問題なく、本研究が臨床応用されれば、術後感染症を大幅に減らせ、医療経済学的にも大きなメリットである。
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