405nmレーザー光と抗菌ペプチドによる骨接合材料使用手術後感染予防法の確立

• 研究課題/領域番号: 20K18742
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分57060:外科系歯学関連
• 研究機関: 鶴見大学
• 研究代表者: 寺田 知加 鶴見大学, 歯学部, 助教 (40460216)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 405青紫色レーザー光 / 抗菌ペプチド / 術後感染予防 / 405nm青紫色レーザー光 / 骨接合材料

研究開始時の研究の概要

本研究では代表的な生体材料であるTiおよびPLLAからなる骨接合材料を用いた手術の術後感染の効果的予防法の確立を目的として、材料表面における405nm青紫色レーザー光照射による殺菌法の有効性および抗菌ペプチドを用いた材料表面の機能化（抗菌性付与）の有用性について検討を行う。耐性菌が出現しにくい405nm青紫色レーザー光と抗菌ペプチドとの相乗効果により骨接合材料を用いた手術の術後感染予防法の確立を目指す検討である。

研究実績の概要

生体材料であるチタン（Ti）やポリ-L-乳酸(PLLA)を骨接合材料として使用した手術の術後合併症として術後感染があるが、確実な予防法は確立されておらず、未だ一定数の報告がある。骨接合材料を用いた際の術後感染における抗菌薬に替わる感染予防法の確立を目的に材料表面における405nm青紫色レーザー光照射による細菌の増殖抑制効果および抗菌ペプチドによる材料表面の機能化（抗菌性付与）に関する検討を行っている。耐性菌が出現しにくい405nm青紫色レーザー光と抗菌ペプチドとの相乗効果により骨接合材料を用いた手術の術後感染予防法の確立を目指す検討である。
骨接合材料として代表的なチタン（Ti）およびポリ-L-乳酸(PLLA)製の直径10㎜、厚さ2㎜の円盤状の試料を用いて、405nm青紫色レーザー光照射による表面殺菌効果の検証および各種抗菌ペプチドによる機能化を各種細菌について行っている。MRSAの原因菌となるStaphylococcus aureusおよび口腔感染症の原因菌であるStreptococcus mutans、口腔カンジダ症の原因菌として検出されるCandida albicansを各試料上で培養した後、405nm青紫色レーザー光を種々の条件（時間、出力）で材料表面に照射し、各試料表面に付着した各菌種に対する405nm青紫色レーザー光の影響につき検討を行い、各試料において各菌種共に405nm青紫色レーザー光による増殖抑制効果を認めた。加えて、各骨接合材料に対して、各種抗菌ペプチドによる機能化を試みている。抗菌性を付与するにあたって適切な各種抗菌ペプチドの濃度やより効果的な機能化方法について試料表面に付着した各菌種に対する405nm青紫色レーザー光の効果を検討している。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

世界的な新型コロナウイルス感染症拡大の影響でプラスティック各種製品等の消耗品が入手困難であたったため、予定している検討の実施が遅れている。加えて、ヒトにおいて発現が確認されている抗菌ペプチドの入手も困難であったため、各菌種に対する各抗菌ペプチドの抗菌活性について検証および各試料について機能化を目的とした検討も当初の予定より遅れている。

今後の研究の推進方策

引き続き、ヒトにおいて発現が確認されている抗菌ペプチドであるdefensin familyのうち、とくに皮膚や口腔粘膜で発現し、先行研究がなされているβ-defensin 1およびβ-defensin 3、さらに皮膚損傷時に好中球や表皮細胞からの分泌が増加することが知られているLL-37(human cationic antimicrobial protein-18)について各細菌に対する抗菌活性を確認する。各菌株を各種濃度の各抗菌ペプチド存在下に培養し、CFU assayを用いて各菌種に対する各抗菌ペプチドの抗菌活性を検証するとともに対象の細菌を追加する。加えて、試料表面のより効果的な機能化のための最適な条件を検討する。