体内で分解し残存異物とならない新規マグネシウムデバイス開発と各種疾患治療への応用

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03197
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 内田 広夫 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (40275699)
• 研究分担者: 花田 幸太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (00357790) ; 城田 千代栄 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (20378194) ; 田井中 貴久 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院講師 (30378195) ; 木下 学 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 免疫・微生物学, 准教授 (70531391) ; 田中 裕次郎 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90382928) ; 檜 顕成 名古屋大学, 医学系研究科, 招へい教員 (90383257)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 生分解性 / ステープル / マグネシウム合金 / 自動縫合器 / 水素ガス

研究実績の概要

自動縫合器は術後合併症の減少や手術時間の短縮に寄与しているが、ステープル材料には非生分解性金属のチタンが使われており、体内に残存する異物であることから、アレルギー反応や出血、癒着、感染などを起こすことが知られている。そこで、生分解性金属であるマグネシウム(Mg)に着目し、生分解性Mg合金ステープルの研究開発に取り組んだ。
Mg合金は生体への安全性が高いが、素材の特性上亀裂や断裂をおこし易いため、自動縫合用ステープルとしての臨床実用化には、強度、剛性、耐食性、及び加工性など多くの課題を抱えていた。我々はステープルの製造に必要な微細加工を可能とする素材成分を見出した。さらに応力集中による屈曲や腐食による破断をおこし難い湾曲形状にすることで、幅0.2mmｘ長さ3mmと精巧緻密で破断せずに生体内で安定した縫合効果を得られるステープルの作製が可能となった。
本ステープルを用いて動物実験を行い、既存のチタンステープルと同等の長期の安全性、有効性を実証した。家兎(n=24)や豚(n=3)などの中大動物を用いて消化管吻合実験を行い、縫合不全などの合併症なく全例生存することを確認した。家兎の実験では、術後1年間の長期経過観察を行った。血液検査では血中Mg濃度、肝機能、腎機能の有意な上昇はなく、病理検査ではMgステープル周囲の炎症は軽度であった。また、Mgステープルを経時的にμCTや走査型電子顕微鏡で観察すると、Mgステープル外層から深部に向かって徐々に腐食が進み、術後3カ月目に腐食産物であるリン酸カルシウムに置き換わることを明らかにした。毒性試験では通常の5倍程度の溶解濃度でも細胞毒性はないこと、引張強度は術後2週間以上保たれており、創傷治癒に十分な期間、吻合を保持できることを示した。Mgは腐食過程でガスを発生するがステープルをコーティングすることで水素ガスの発生を抑制できることも実証した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [学会発表] 生分解性新規マグネシウム合金を用いた体内残存異物とならないステープルの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 天野日出、檜顕成、花田幸太郎、田井中貴久、城田千代栄、住田亙、横田一樹、村瀬成彦、大島一夫、白月遼、千馬耕亮、藤代準、田中裕次郎、内田広夫
  • 学会等名: 第55回日本小児外科学会学術集会