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。

这项研究旨在同时使用微级阳极氧化（MAO）处理，同时实现医疗金属材料的抗菌和硬组织兼容性。通过提出两阶段的MAO治疗，我们成功地创建了一种多孔材料表面，该表面具有长期的抗菌特性，而不是现有的MAO处理。在最后一年，使用上述两步的毛治疗同时将抗菌物质银（Ag）和锌（Zn）同时引入钛表面，并且搜索了两步毛治疗的条件，在长期的细胞毒性和持续抗体中，搜索了两步毛治疗的条件，这些条件在长期的细胞毒性中未显示出来。通过更改引入Ag和Zn的处理浓度和治疗顺序制备的样品的表面条件，抗菌特性和细胞毒性通过SEM和EDS测量，使用Escherichia Coli和Aureus葡萄球菌的抗菌特性以及使用MC3T3-E1细胞的抗菌特性进行了评估。此外，要确认是否长期保持这些影响，将浸入模拟体液中的样本中进行了两个月，并且还进行了与上述相同的评估。结果，发现在第一种处理溶液中使用低浓度的Ag溶液制备的样品在第二种处理溶液中高浓度的Zn溶液未显示对MC3T3-E1细胞的细胞毒性，并表现出良好的抗菌特性。还发现2个月后，抗菌特性仍然对金黄色葡萄球菌。目前，对表面状况和离子洗脱量的分析表明，在早期阶段表达了Ag离子洗脱抗菌特性，中间阶段的Zn离子洗脱，并且由于Zn的腐蚀产物，在后期表达了抗菌特性。

项目成果

期刊论文数量（4）

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专利数量（0）

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

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