チタンファイバーを用いた新規生体材料の脊椎椎体間インプラントへの応用

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In vitroの実験では、最適なチタンファイバーブロックの表面構造の検討のために、チタンファイバーを円盤状に成形したものを準備し、骨芽細胞様細胞であるMC3T3-E1 cellを播種、培養し、細胞増殖能及びAlkaline phosphataseの活性、顕微鏡で細胞接着の形態を評価した。チタン繊維の長さと直径のアスペクト比が高いものほど細胞増殖能に優れており、Alkaline phosphataseの活性と細胞接着の形態は同等であった。In vivoでは、ラットの第4/5腰椎横突起間に板状に成形したチタンファイバーを移植し、12週後に骨癒合を組織で評価した。アスペクト比が高いものほど、より多くの新生骨の増加、より良好に接触した組織再生を認めた。チタンファイバーはアスペクト比が高いほど、表面積・空孔率が増加することが物性の評価で得られており、このことが細胞増殖、細胞接着で有利であるためにこのような結果が得られたと考えられた。この結果を受け、チタンファイバーブロック作成時に充填するチタンファイバーはより長いものが良いと判断した。当該年度中ではさらに、試作品のチタンファイバーを用いたブロックを作成し、予備的実験としてウサギ大腿骨に挿入し組織再生の評価を行った。組織評価ではブロック周囲及びブロック内部に組織再生を認めた。押し抜き強度は純チタン試験片と同等であった。研究中断再開以降の年度では、チタンファイバーブロックを動物の椎体間に挿入することを検討する方針である。