| 研究課題/領域番号 |
15K11305
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
高橋 哲 東北大学, 歯学研究科, 教授 (60226850)
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| 研究分担者 |
山内 健介 東北大学, 歯学研究科, 講師 (10364150)
清水 良央 東北大学, 歯学研究科, 助教 (30302152)
向井 敏司 神戸大学, 先端融合研究環, 教授 (40254429)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 生分解性 / マグネシウム合金 / 機械的特性 / 分解特性試験 / 細胞毒性 / 生体安全性 / 水素 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、金属生材料のもつ生体遺残の問題と、非金属性材料で生分解性の材料のもつ力学的強度の問題点を解消すべく、生分解性マグネシウム合金によるメッシュを開発し、それを用いて吸収性を兼ね備えた材料による次世代型の顎骨再建方法を開発するというのが目的である。マグネシウムは生分解金属材料であることが知られており、これをメッシュ状に加工し、3点曲げ試験、引っ張り試験、ガイド曲げ試験により、良好な機械的特性を持った生分解性マグネシウムメッシュの開発に成功した。次にin vitroでの分解特性試験を行い、疑似体液および培養液を用いて分解特性を調べ、この点においても良好な分解特性を持ったメッシュ合金の試作およびそのメッシュ加工に成功した。本材料はin vitroの細胞毒性試験においても線維芽細胞のMTT assayを用いた実験で毒性ま認められなかった。さらにin vivoにおいてラットの背部皮下移植を行い、その生体安全性と生体挙動に試験を行い、生体安全性試験を行い、分解時に水素が発生することが確認され、皮下への埋入の条件を変えて、水素が発生する形状等について実験を重ね、その水素発生を最小限に抑えるところまでは確認ができた。現在はメッシュ加工をする際に、そのメッシュの大きさと形状を変えることでより水素の発生が少なくなりうるか、研究を貸させている所である。また一方ではメッシュ以外のマグネシウムピンの臨床応用に向けても同様の実験を勧めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
材料の機械的特性や、in vitroでの分解特性試験は満足できるものであるが、in vivoの生分解性においては分解途中で水素が発生することが問題となった。水素発生が多量に置きた場合、臨床上でも非常に大きな問題となるため水素発生を抑えるため、マグネシウム合金の組成の変更、形状の変更、埋入条件の変更を行い、水素発生をできるだけ抑えることが可能になりつつある。したがって今後は本マグネシウム合金メッシュを用い、ラットの頭頂部に骨欠損をつくり、自家骨および骨補填材（リン酸オクタカルシウム等）をもちい、マグネシウム合金メッシュを用いた骨造成術を行い、in vivoでの骨再生の実験を行う予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
上記のように生分解性マグネシウム合金メッシュを用いたin vivoの骨再生実験を推進している。その後ラットでの実験と平行し、イヌの頭頂骨など大型動物を用いたin vivoでの骨再生実験を行い、臨床応用の可能性を模索する。ここで問題になるのは分解過程で発生する水素の問題である。現在メッシュ以外に生分解型マグネシウム合金ピンを開発しており、ピンの形状を小さくすることで、水素の発生が最小限になることを確認している。したがってメッシュで生体安全性が十分に担保できない可能性が生じた場合、計画を若干変更し、マグネシウム合金ピンと吸収性コラーゲンメンブレンを用いた骨再生実験を行う。本実験が成功すれば、金属を除去することなく、生分解型マグネシウム合金による顎骨再建方法の臨床応用におおいに近づくものと考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ウサギ頭蓋を用いた骨膜下でのＭｇ性吸収性ピンを使用した実験計画で実験を行っているが、Mgピンがハンドメイドであり、作製のための時間と費用を必要とするため。また、使用するウサギへの埋入期間も12か月、6か月、3か月と長期での実験計画であるため次年度までのウサギの購入費・飼育費が必要であるため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
ウサギの頭蓋骨膜下に直径6mmの骨欠損をトレフィンバーにて作成。採取した骨を反対側の皮質骨上へ吸収性Mgピンにて固定。12か月、6か月、3か月後に屠殺を行い、Ti群と比較を行う。屠殺後は樹脂包埋標本およびμCTを用いて周囲の骨形成量を計測。また、吸収したMgの体積を計測する。次年度の費用はMgや生体材料および臨床応用に関する国内外への学会への参加費用へ使用する。また、標本の作製や染色にかかわる薬品の購入を行う。実験動物の購入を行う。撮影したＣＴの解析ソフトの購入費用に使用する予定である。
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