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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J40065/
• 关键词: チタン; 陽極酸化; 銀; 亜鉛; 黄色ブドウ球菌; 大腸菌; MC3T3-E1; 生体機能化; マイクロアーク陽極酸化; ICP-MS; EDS; SEM; ICP

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。

This study で は, マ イ ク ロ ア ー ク anode acidification (MAO) 処 reason を い た metal materials for medical use の antimicrobial properties と hard tissue fit の at the same time be presently を refers す. こ れ ま で に 2-stage order MAO 処 Richard を proposal す る こ と で, existing の MAO 処 Richard に よ る antimicrobial properties and technology よ り も long-term に antimicrobial properties を have す る porous な material surface の hit に successful し て い る. Final annual は, paragraph の 2 above order MAO 処 Richard を with い て チ タ ン antibacterial material surface に で あ る silver (Ag) お よ び 亜 lead (zinc) を import し at the same time, long-term に cytotoxicity を shown さ ず antimicrobial properties を maintain し 続 け る 2-stage order MAO 処 bedding conditions の exploration line を っ た. Import す る Ag お よ び zinc の 処 Richard concentration お よ び 処 rationalize his を - え て cropping し た sample の surface state, antimicrobial properties, cell toxicity を SEM お よ び EDS determination, coliform お よ び yellow ブ ド ウ aureus を with い た antimicrobial properties test, MC3T3 E1 cells を using い た cytotoxicity test に よ り そ れ ぞ れ review 価 し た. ま た, こ れ ら の unseen fruit が long-term に maintain さ れ る か を confirm す る た め, suspected に ヶ 2 month in body fluids dipping し た with sample に つ い て イ オ ン dissolution 挙 dynamic お よ び above し た with others の review 価 も line っ た. そ の results, 1 処 solution の Ag に low concentration solution, 2 処 solution に high-concentration の を zinc solution with い て cropping し た sample は, MC3T3 E1 cells に し seaborne て cytotoxicity を shown さ ず な good antimicrobial properties を shown す こ と が わ か っ た. ま た, antibacterial は yellow ブ ド ウ aureus に し seaborne も て ヶ 2 months to maintain さ れ る こ と が Ming ら か に な っ た. こ の と き, surface state お よ び イ オ dissolubility ン の parsing よ り, initial で は, Ag イ オ ン dissolution antimicrobial properties に 発 now, medium-term で は zinc イ オ ン dissolution, late で は zinc の corrosion products に よ り antimicrobial properties が 発 now さ れ る こ と が Ming ら か に な っ た.

项目成果

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

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
• 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

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

• DOI: 10.4012/dmj.2020-188
• 发表时间: 2021-06-01
• 期刊: DENTAL MATERIALS JOURNAL
• 影响因子: 2.5
• 作者: Shimabukuro, Masaya;Tsutsumi, Harumi;Hanawa, Takao
• 通讯作者: Hanawa, Takao

マイクロアーク陽極酸化2段階処理によるチタン表面の長期抗菌性の獲得

通过两步微弧阳极氧化处理获得钛表面的长期抗菌性能

• 发表时间: 2021
• 作者: 堤 晴美 堤 祐介;陳 鵬;蘆田茉希;塙 隆夫
• 通讯作者: 塙 隆夫