組織適合性と抗菌性を兼ね揃えた医療用金属材料表面の創製

创建兼具组织相容性和抗菌性能的医用金属材料表面

基本信息

批准号：
19J40065
负责人：
堤晴美
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、マイクロアーク陽極酸化（MAO）処理を用いた医療用金属材料の抗菌性と硬組織適合性の同時実現を目指す。これまでに2段階MAO処理を提案することで、既存のMAO処理による抗菌性付与技術よりも長期的に抗菌性を有する多孔質な材料表面の創出に成功している。最終年度は、上述の2段階MAO処理を用いてチタン表面に抗菌物質である銀(Ag)および亜鉛(Zn)を同時導入し，長期的に細胞毒性を示さず抗菌性を維持し続ける2段階MAO処理条件の探索を行った。導入するAgおよびZnの処理濃度および処理順番を変えて作製した試料の表面状態、抗菌性、細胞毒性をSEMおよびEDS測定、大腸菌および黄色ブドウ球菌を用いた抗菌性試験、MC3T3-E1細胞を用いた細胞毒性試験によりそれぞれ評価した。また、これらの効果が長期的に維持されるかを確認するため、疑似体液中に2ヶ月浸漬した同試料についてイオン溶出挙動および上述した同様の評価も行った。その結果、第1処理溶液に低濃度のAg溶液、第2処理溶液に高濃度のZn溶液を用いて作製した試料は、MC3T3-E1細胞に対して細胞毒性を示さず良好な抗菌性を示すことがわかった。また、抗菌性は黄色ブドウ球菌に対して2ヶ月後も維持されることが明らかになった。このとき、表面状態およびイオン溶出量の解析より、初期では、Agイオン溶出抗菌性に発現、中期ではZnイオン溶出、後期ではZnの腐食生成物により抗菌性が発現されることが明らかになった。

在这项研究中，我们的目标是利用微弧阳极氧化（MAO）处理同时实现医用金属材料的抗菌性能和硬组织相容性。通过提出两步MAO处理，我们成功地创造了一种多孔材料表面，与现有的使用MAO处理的抗菌性能赋予技术相比，该表面具有更长期的抗菌性能。最后一年，我们将利用上述两步MAO处理同时在钛表面引入抗菌物质银（Ag）和锌（Zn），以长期保持抗菌性能而不表现出细胞毒性。我们寻找MAO。治疗条件。通过改变Ag和Zn的处理浓度和导入顺序而制备的样品的表面状况、抗菌性能和细胞毒性的SEM和EDS测量、使用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌试验以及使用MC3T3-E1细胞的抗菌试验均被评价。细胞毒性测试。另外，为了确认这些效果是否能够长期维持，还以与上述相同的方式评价了将同一样品浸入模拟体液中2个月的离子溶出行为。结果，我发现使用低浓度Ag溶液作为第一处理溶液和高浓度Zn溶液作为第二处理溶液制备的样品对MC3T3-E1细胞表现出良好的抗菌性能，且没有细胞毒性。研究还表明，即使在 2 个月后，仍能保持对金黄色葡萄球菌的抗菌性能。此时，通过对表面状态和离子溶出量的分析可知，抗菌性表现为早期的Ag离子溶出、中期的Zn离子溶出、后期的Zn腐蚀产物的抗菌性。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of Novel Implant Material Surface with Controllable Antibacterial Properties

具有可控抗菌性能的新型植入材料表面的开发

DOI：
10.5796/denkikagaku.21-fe0032
发表时间：
2021
期刊：
Denki Kagaku
影响因子：
0
作者：
野田奈津子;仲吉朝希;加藤紘一;森部聖士;栗本英治;小田彰史;堤　祐介，島袋将弥，堤　晴美，塙　隆夫
通讯作者：
堤　祐介，島袋将弥，堤　晴美，塙　隆夫

Investigation of the Long-Term Antibacterial Properties of Titanium by Two-Step Micro-Arc Oxidation Treatment

DOI：
10.3390/coatings11070798
发表时间：
2021-07
期刊：
Coatings
影响因子：
3.4
作者：
H. Tsutsumi;Y. Tsutsumi;Masaya Shimabukuro;Tomoyo Manaka;Peng Chen;M. Ashida;K. Ishikawa;H. Katayama;T. Hanawa
通讯作者：
H. Tsutsumi;Y. Tsutsumi;Masaya Shimabukuro;Tomoyo Manaka;Peng Chen;M. Ashida;K. Ishikawa;H. Katayama;T. Hanawa

Enhancement of antibacterial property of titanium by two-step micro arc oxidation treatment