生体膜類似構造を有するMPCポリマーによる人工関節弛緩防止に関する基礎的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15390449
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高取 吉雄 東京大学, 医学部附属病院, 助教授 (40179461)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 星 和人 東京大学, 医学部附属病院, 助教授 (30344451) ; 川口 浩 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (40282660) ; 中村 耕三 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (60126133) ; 瀧川 順庸 ファインセラミックスセンター, 試験研究所, 副主任研究員 ; 石原 一彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90193341)
• Keywords: 人工関節 / 弛み / osteolysis / バイオマテリアル / ナノテクノロジー / 高分子

Research Abstract

人工関節置換手術は、既に確立された有効な治療法であるが、手術後約10年で生じる弛みは、その長期予後を決定する最大の合併症である。われわれは、この弛みを抑制するため、生体適合性と潤滑性を基材に与える生体材料、2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC)を人工関節のポリエチレン(PE)ライナー表面にナノスケールで光学的にグラフトする方法(MPCポリマー処理)を確立した。そしてMPCポリマー処理が、弛みの原因となるPEライナーの摩耗に与える影響と、MPC摩耗粉が骨溶解に与える影響について、基礎的な検討を行った。
1)耐摩耗性は、生体内の歩行パターンを再現する股関節シミュレーターを用いて評価した。この結果、関節摺動面のライナー表面をMPCポリマー処理することで、関節摺動面の摩擦トルクは低減し、ポリエチレンライナーの摩耗量は著明に抑制された。また、その効果は試験終了時まで残存していた。
2)人工関節の摺動面から生じる摩耗粉の大きさは様々であるが、弛みの主因となるのはφ500nm前後のものとされている。よって、MPCの摩耗粉が骨溶解に与える影響を検討するため、MPC微粒子(φ500nm)を作製し、マウスマクロファージに暴露した。この結果、MPC微粒子はマクロファージの貪食を受けなかった。さらにこの培養上清中の、骨溶解を誘導するサイトカイン・プロスタグランジン濃度は、MPC未処理微粒子を暴露した上清に比して1/4〜1/20に抑制されており、溶液のみを暴露した対照群の濃度と有意差がみられなかった。