| 研究課題/領域番号 |
20K15060
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
西村 直之 信州大学, 先鋭領域融合研究群バイオメディカル研究所, 教授(特定雇用) (10644940)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | DLC / フッ素 / 感染症 / 抗菌 / 表面処理 / 脊椎ケージ / 有効性 |
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| 研究実績の概要 |
体内埋入型医療機器は近年人工関節、脊椎ゲージなどの進展により適用数が増加している。一方で手術初期から晩期にわたって感染症も増加し、解決に関する具体的な方策が求められている。また今後のIoTの進展などにより在宅での医療機器適用が診断機器から治療機器への拡大に伴い、在宅で患者自身もしくは診断機器、治療機器を内蔵したパッドを使用した際、体内外を接続する必要があり、これらの対応も必要になってくる。この様な考えから抗菌性処理の1つとしてDLC(ダイヤモンドライクカーボン)に着目し、DLCコーティングの平滑性に基づく菌付着の防止、F(フッ素)添加による糖代謝抑制による増殖の阻害を目的として、試験片の試作及び化学的評価、実証試験を行なっている。
これまでにPBII法によりDLC膜を製膜し、昨年度までに①抗菌性試験、②骨芽細胞による生物学的有効性を行っている。
今年度は①安全性に関してアノード分極などによる溶出特性の確認（JIS規格による材料耐食性の評価）、アルミナボールを相手材として用いたピンオンディスク試験などによる耐摩耗性の検証、摩擦摩耗現象の把握などを行った。これらの内容に関しては学会発表を行った。また有効性評価では②動物での骨誘導能の確認を行うために、日本兎の大腿骨遠位に所定の試験片を4週間から12週間程度の間埋入し、その間の骨組織と試験片周辺の組織観察による生体親和性の評価、及び押し抜き試験による周辺骨成長によるインプラント材料としての固定性の評価を実施することにより、そのDLCによる表面処理の有効性を確認している。
また整形外科分野以外でも人工血管などへの血栓防止のためのポリウレタン表面へのDLCコーティングなどの検討を行った。人工血管などは円柱状の形状となるために、円柱内面へのDLCコーティングは非常に難しく、今後製膜のための電極構造などを検討する必要がある。
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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
当初計画において予定されているDLCの製膜方法などの検討を行った。試験片の準備に関してはDLC膜の作製方法、フッ素などのコーティング方法などに関して確定出来ている。現在はその有効性や安全性に関する検証を中心に実施している。
1）複数のイオン種による際の防毒性の評価に関して、実際に影響の出る濃度に対して試験を実施中である。2）溶出の遮断に対しては作製したDLC試験片によるアノード分極試験を行い、その有効性に関して検証した。またその他浸漬時間を長くした溶出試験なども合わせて実施した。3）DLC単体、及びDLCへフッ素を導入した試験片に関して抗菌性試験に関して、JIS規格に準拠した方法を用いて検証を行なっている。1部にプロトコルに関して不具合が有ったため、検証のために再度試験を実施中である。4）日本兎の大腿骨遠位に所定の形状を持つ試験片を埋入し、組織観察、押し抜き試験を実施した。全期間が3ヶ月以上となるために完全には試験を終了していないが、1部のデータではその有効性を確認出来た。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、日本兎の大腿骨遠位への埋入試験を実施しており、埋入期間が3ヶ月の長期となったため、現在その評価を実施しており、これを取りまとめる予定である。その他に関しては以下の通りである。
1）MC3、V79などに対する試験に関して現在実施中であり、これを取りまとめる。
2）溶出試験などは既に終了し、学会発表などをこなっている。また安全性を示唆する基礎データを採取する目的でDLCコート表面及びその他基材の最表面分子構造を解析するためにTOF-SIMSなどの分析手法により、再表面の分子構造データを蓄積する。これらは溶出試験、TOF-SIMSデータ、細胞試験との組み合わせで、化学と生物学を繋げる検証データの1部として用いる。
3）フッ素コートデータなども2）と同様に併せて検証活動を実施する。
今後応用が期待される人工血管などに関しては、まず試験片の製造方法に課題があり、今後基材をポリウレタンとして製膜方法などを検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナウイルス蔓延防止策の関係で、学外で実施予定の外注作業の打ち合わせ、実験の解析などが十分に行うことができず、研究業務の遅延が発生した。このことにより学外での実施分費用が残った。具体的には有効性を確認する動物実験のため解析費用、出張旅費となる。
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