バイオミメティック潤滑界面を実装した次世代人工股関節に関する基礎研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23390359
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 茂呂 徹 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (20302698)
• 研究分担者: 中村 耕三 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (60126133) ; 石原 一彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90193341) ; 三浦 俊樹 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (20376479) ; 森崎 裕 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (30508099) ; 大嶋 浩文 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (00622359) ; 金野 智浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任准教授 (80371706) ; 橋本 雅美 一般財団法人ファインセラミックスセンター, 材料技術研究所, 上級研究員 (20450851)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 医療・福祉 / バイオテクノロジー / 運動器 / 関節 / ナノバイオ

研究概要

「高潤滑能をもつバイオミメティック人工股関節」を次世代人工股関節として実用化するための基礎研究を行った。具体的には、PMPC処理の金属・セラミックス表面への応用を目指し、PMPCによるナノ表面層について、処理方法および処理条件を変化させ、至適なプロセスを検索し、確立した。また、関節表面の潤滑性の向上を目指し、新規摺動面形状についての基礎検討を行った。これらの結果は、本技術の実用化を推進するための確信を得るに十分なものであった。

研究成果

• [雑誌論文] Long-term hip simulator testing of the artificial hip joint bearing surface grafted with biocompatible phospholipid polymer (2014)
  • 著者名/発表者名: Moro T, Takatori Y, Kyomoto M, Ishihara K, Hashimoto M, Ito H, Tanaka T, Oshima H, Tanaka S, Kawaguchi H
  • 雑誌名: J Orthop Res 巻: 32(3) ページ: 369-376
• [雑誌論文] Grafting of poly (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) on polyethylene liner in artificial hip joints reduces production of wear particles (2014)
  • 著者名/発表者名: Moro T, Kyomoto M, Ishihara K, Saiga K, Hashimoto M, Tanaka S, Ito H, Tanaka T, Oshima H, Kawaguchi H, Takatori Y
  • 雑誌名: J Mechan Behav Biomed Mater 巻: 31 ページ: 100-106
• [雑誌論文] Direct observation of selective protein capturing on molecular imprinting substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa K, Li Q, Seeger S, Ishihara K
  • 雑誌名: Biosens Bioelectron 巻: 40(1) ページ: 96-101
• [雑誌論文] Biomimetic hydration lubrication with various polyelectrolyte layers on cross-linked polyethylene orthopedic bearing materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Saiga K, Hashimoto M, Ito H, Kawaguchi H, Takatori Y, Ishihara K
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 33 ページ: 4451-4459
• [雑誌論文] Successful development of biocompatible polymers designed by natures original inspiration (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K
  • 雑誌名: Procedia Chemistry 巻: 4 ページ: 34-38
• [雑誌論文] Wettability and antifouling behavior on the super hydrophilic polymer brush immobilized surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Terayama Y, Yamaguchi H, Terada M, Murakami D, Ishihara K, Takahara A
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 28(18) ページ: 7212-22
• [雑誌論文] Simple surface treatment using amphiphilic phospholipid polymers to obtain wetting and lubricity on polydimethylsiloxane-based substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa K, Ishihara K
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces B : Biointerfaces 巻: 97(1) ページ: 70-5
• [雑誌論文] Cell adhesion control on photoreactive phospholipid polymer surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Byambaa B, Konno T, Ishihara K
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces B : Biointerfaces 巻: 99(1) ページ: 1-6
• [雑誌論文] Cartilage-mimicking, High-density Brush Structure ImprovesWear Resistance of Crosslinked Polyethylene : A Pilot Study (2011)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Takatori Y, Kawaguchi H, Ishihara K
  • 雑誌名: Clin Orthop Relat Res 巻: 469 ページ: 2327-2336
• [雑誌論文] Surface functionarization of polydimethylsiloxane by photo-induced polymerizationof 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine for biodevices (2011)
  • 著者名/発表者名: Takai M, Shirai T, Ishihara K
  • 雑誌名: J Photopolym Sci Technol 巻: 24(5) ページ: 597-602
• [学会発表] シンポジウム「セメントレスTHAの摺動面とインプラントデザイン」MPC ポリマー処理を施した人工股関節摺動面の特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 茂呂徹, 高取吉雄
  • 学会等名: 第86回日本整形外科学会学術総会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20130523-26
• [学会発表] Biomimetic hydration lubrication with various polyelectrolyte layers on orthopedic polymeric bearing materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Saiga K, Yamane S, Takatori Y, Ishihara K
  • 学会等名: Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 発表場所: San Antonio, USA
  • 年月日: 20130126-29
• [学会発表] 医工連携による長寿命型人工股関節の創出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原一彦
  • 学会等名: 東京大学疾患生命工学研究センター開所10 周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-09-24
• [学会発表] 水和潤滑ポリマー表面の創製と人工関節への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 京本政之, 石原一彦
  • 学会等名: 第41回医用高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120625-26
• [学会発表] 生体親和性材料MPC ポリマーの表面処理による新しい人工股関節 -長寿命化を目指して (2012)
  • 著者名/発表者名: 茂呂徹
  • 学会等名: 第42回人工関節学会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 20120224-25
• [学会発表] シンポジウム「メタルベースハイブリッドバイオマテリアル」生体機能分子固定化による摩擦低減 (2012)
  • 著者名/発表者名: 茂呂徹, 高取吉雄, 京本政之, 岩崎泰彦, 宮路史明, 田中栄, 伊藤英也, 川口浩, 中村耕三, 石原一彦
  • 学会等名: 第34回日本バイオマテリアル学会シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] Bioinspired polymers for developing the bio/medical devices (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K
  • 学会等名: Japan-Finland International Symposium of Biomedical Materials
  • 発表場所: Oulu, Finland
  • 年月日: 2012-08-08
• [学会発表] シンポジウム「人工股関節摺動面の特性と問題点」 MPC ポリマーをグラフトした人工股関節摺動面の特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 茂呂徹, 高取吉雄, 角田俊治, 田中健之, 大嶋浩文, 伊藤英也
  • 学会等名: 第38回日本股関節学会学術集会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 20111007-08
• [学会発表] Surface modification with phospholipid polymers for long-term implantable medical devices (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K, Kyomoto M, Moro T, Inoue Y
  • 学会等名: THERMEC'2011
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 20110801-05
• [学会発表] ナノテクノロジーを応用した新しい人工関節摺動面の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 茂呂徹
  • 学会等名: 第16回ひむか運動器セミナー
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2011-07-04
• [図書] 生体適合性制御と要求特性掌握から実践する高分子バイオマテリアルの設計・開発戦略 第5 編医療における最先端バイオマテリアル 第11 部医療機器開発現場にみる高分子材料への要求特性とニーズ 5~医療機器開発現場より~生涯入れ換える必要のない人工関節を目指して (2014)
  • 著者名/発表者名: 茂呂徹
  • 総ページ数: 399-400
  • 出版者: サイエンス&テクノロジー
• [図書] Polymeric Biomaterials. Structure and Function. Third Edition. Chapter 25 Polymers for artificial joints (2013)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Ishihara K
  • 総ページ数: 851-883
  • 出版者: CRS press
• [図書] アンチ・エイジングシリーズ3 骨研究最前線 第4 編骨のアンチエイジングとデバイス開発 第2 章 骨疾患に伴うQOL 向上のためのデバイス開発 第2節MPC ポリマー処理を用いた長寿命型人工股関節の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 京本政之, 茂呂徹, 石原一彦
  • 総ページ数: 355-66
  • 出版者: エヌ・ティー・エヌ
• [図書] 先端バイオマテリアルハンドブック 第5 編医療における最先端バイオマテリアル 第1章人工臓器用バイオマテリアル 2 節整形外科 (2012)
  • 著者名/発表者名: 茂呂徹
  • 総ページ数: 216-20
  • 出版者: エヌ・ティー・エヌ