2017 Fiscal Year Annual Research Report
出血部位でも硬化する新規骨補填再建材料としてのβ-TCP顆粒セメントの開発
| Project/Area Number |
17H06910
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokushima |
|---|
Principal Investigator |
福田 直志 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学系), 助教 (10804156)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-08-25 – 2019-03-31
|
| Keywords | 自己硬化性 / β-TCP顆粒 / 顆粒セメント / リン酸水素カルシウム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
人工骨補填材であるβ型リン酸三カルシウム（β-TCP）顆粒の母床骨との連続性の確保および、充填後の顆粒の流出に対応するため、β-TCP顆粒を酸性リン酸カルシウム水溶液と練和し、β-TCP顆粒同士をリン酸水素カルシウムによって橋架け、硬化させる自己硬化型β-TCP顆粒セメントを既に開発している。本研究では、この自己硬化型β-TCP顆粒セメントに出血部位での硬化特性を付与し、その有用性を評価することを目的としている。本年度は増粘剤添加の基礎となる酸性リン酸カルシウム水溶液の濃度の最適化を検討した。実際には、リン酸濃度を0 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L、 30 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L、600 mmol/Lに調整した酸性リン酸カルシウム水溶液を練和液とした。β-TCP顆粒と練和液を練和し、それぞれの硬化反応解析、硬化時間、硬化体の強度および気孔率について検討を行った。硬化反応の解析は粉末X線回折および走査型電子顕微鏡観察により行ったが、いずれの試料も新たに析出したリン酸水素カルシウムで顆粒同士が橋かけされることにより硬化を示した。また、β-TCP顆粒セメントの硬化時間は酸性リン酸カルシウム水溶液の濃度依存的に短縮する傾向を示したが、概ね1分程度であった。硬化に関与するリン酸水素カルシウムの形成量および硬化体の強度はリン酸濃度が20mmol/Lまでは、濃度依存的に増大するが、それ以降はほとんど増大しないことが判明した。また、硬化体内部の気孔率はリン酸の濃度依存的に低下する傾向を示したが55%以上を維持していた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は添加する増粘剤の種類および添加量を最適化する予定であったが、増粘剤添加の基礎となる酸性リン酸カルシウム水溶液の濃度を最適化する必要があったために、まずはその実験を行った。結果的に酸性リン酸カルシウム水溶液を構成するリン酸の濃度に依存し、硬化体の強度および気孔率が増大したが、リン酸濃度を20 mmol/Lとした時に既に十分な強度および気孔率を示しており、それ以降はほとんど変動がないことを明らかにした。この結果をもとに、増粘剤添加β-TCP顆粒セメントを調製し、物性評価および生体内での挙動を検討することになるが、比較対象である増粘剤を添加しないβ-TCP顆粒セメントに関しては、当初平成30年度に予定していた動物実験を既に先行して行なっているため、申請時の実験計画と同程度の進捗状況と考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は本年度の結果をもとに増粘剤添加型β-TCP顆粒セメントを調製し、本年度と同様の物性評価を行うと共に、実験動物を用いた評価を行う。添加する増粘剤として、当初よりカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースを検討しているが、これらを練和液である酸性リン酸カルシウムに添加し、まずはその溶解性を評価する。得られた増粘性に関してはオストワルド粘度計を用いて評価し、さらに出血部位を想定した生理食塩水中での増粘剤添加型β-TCP顆粒セメントの硬化を確認し、最適な増粘剤添加量を決定する。
動物実験に関してはラットの頭蓋骨欠損モデルを止血せずに出血がある状況で、各試料を埋入し再建することで評価を行う。経時的な病理組織学的検索を行い、各種β-TCP顆粒セメントの組織親和性、骨伝導性、骨への置換を評価し、増粘剤添加型β-TCP顆粒セメントの有用性を評価する。
|
Research Products
(3 results)
