抗菌元素―生体組織間相互作用に基づいたチタンインプラントの感染制御

基于抗菌元素与生物组织相互作用的钛种植体感染控制

基本信息

批准号：
21K18057
负责人：
島袋将弥
金额：
$ 3万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University (2022)Kyushu University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

超高齢社会への突入を契機に退行性変性疾患が急増しており、インプラントデバイスを用いた運動機能再建術が積極的に行われている。これに伴い、術後の細菌感染によって惹起される合併症“人工関節周囲感染（PJI）”が益々深刻化している。PJIは術後3か月以内に発症する早期感染と、術後3か月以上経過後に発症する晩期感染に分類されており、術者・患者によって発症時期が大きく異なる。このため、抗菌効果を経時的に制御することができれば、早期・晩期感染の防止が可能となり、運動機能再建術に伴うすべての細菌感染症を解決することができる。しかし、生体内に埋入したインプラント表面では、体液接触による表面変化、タンパク質・細胞接着による表面変化を伴うため、腐食・劣化等の生体内劣化によってインプラント表面に付与した抗菌効果が減弱・消失してしまうことが懸念される。本年度に実施した研究では、昨年度作製したポーラス酸化物の深さ方向分析を実施し、銀、銅、亜鉛などの抗菌元素が酸化物層内部にも存在していることが明らかとなった。また、抗菌性を示す銀、銅、亜鉛のいずれかを含有したポーラスチタン酸化物をラット頭蓋冠に4週間埋殖し、当該酸化物に対する組織応答を明らかにした。その結果、いずれの試料表面においても、骨組織が伝導することが明らかとなった。さらに抗菌元素の分布制御においては、電気銅メッキを活用することで、ポーラス酸化物表面に銅粒子を担持することに成功した。

随着进入超级老龄化社会，退行性疾病的数量迅速增加，使用植入装置的运动功能重建技术正在积极开展。与此同时，术后细菌感染引起的并发症“假体周围关节感染（PJI）”也日益严重。 PJI分为早期感染（术后3个月内发生）和晚期感染（术后3个月以上发生），其发病时间因手术医生和患者的不同而有很大差异。因此，如果能够随着时间的推移控制抗菌效果，就有可能预防早期和晚期感染，并且有可能解决与运动功能重建手术相关的所有细菌感染。然而，植入到活体中的植入物的表面由于与体液接触而发生表面变化以及由于蛋白质/细胞粘附而发生表面变化，因此赋予植入物表面的抗菌效果可能由于体内劣化而减弱或消失人们担心这可能会导致腐蚀和劣化。在今年的研究中，我们对去年生产的多孔氧化物进行了深度分析，发现氧化层内部还存在银、铜、锌等抗菌元素。此外，将含有抗菌银、铜或锌的多孔氧化钛植入大鼠颅盖4周，并明确组织对氧化物的反应。结果表明，骨组织在任何样品表面上都可以传导。此外，在控制抗菌元素的分布方面，我们成功地利用电解镀铜将铜颗粒负载在多孔氧化物的表面上。