A contribution to the aging society by developing next generation implants using additive manufacturing

通过增材制造开发下一代植入物，为老龄化社会做出贡献

基本信息

批准号：
19K10235
负责人：
小池麻里
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The Nippon Dental University (2022)The Nippon Dental University College at Tokyo (2019-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

デジタル技術活用でカスタムメイドできる金属粉末積層造形法により生体に適した表面性と強度を備えたインプラントの製作と臨床応用を目指した研究計画である．前年度までに，オッセオインテグレーションしやすい2種類の表面形状を設計し，グローバル技術革新センター所有のレーザビーム粉末積層造形装置にてTi-6Al-4V ELI合金を用いたダンベル型試料片とディスク型試料片の製作を依頼した．ISO 6892に従い機械的特性を評価し，格子構造を備えたダンベル型試験片の特性は，対照群とした積層造形Solidダンベル型試料片の特性と比較したところ引っ張り強度において有意な差はなかったが，伸びについてはわずかな低下を確認した．また，ディスク型試料片を用い，S. mutansとC. albicansが存在する環境での細菌付着試験とISO 10993-5 (2009)に準じたBalb/c 3T3マウス維芽細胞活性をMTTアッセイを用いて測定した結果を指標とする細胞毒性試験を実行し，製作したインプラント体に求められる生体親和性を評価した．細菌付着試験においては，表面性状による影響は認められなかったが，細胞毒性試験においては，格子状表面にすることで，細胞との接触面積が減少したため細胞活性を維持できたことを確認できた．これらの結果を踏まえると，格子状表面形状を付与することは，細胞親和性を向上させられるのではないかとの期待が高まった．金属粉末積層造形法によるカスタムメイドのインプラント体製作にかかるコストの大幅な削減と納品の短期化ができることは，さらに生体材料として最適なサイズと形状を備えたインプラント体を提供することができ，その寿命の延長に確実に繋がると自負している．また，医療費の削減と患者が治療機関へ通院する期間と時間の短縮の実現も可能となる．

该研究计划旨在通过植入物的表面特性和强度来创建和临床应用，适用于使用数字技术定制的金属粉末的增材制造方法。直到上一年，设计了两个易于骨整合的表面形状，并要求使用TI-6AL-4V ELI合金生产哑铃形和圆盘形样品，并要求使用全球创新中心拥有的激光束粉末添加剂制造设备。根据ISO 6892对机械性能进行了评估，与添加性制造的固体哑铃样品的特征相比，拉伸强度的哑铃类型样品的特性在拉伸强度的特征没有显着差异，但确认了伸出率的略有降低。此外，使用盘子样品，我们在存在链球菌和白色葡萄球菌的环境中进行了细菌粘附试验，并使用ISO 10993-5（2009）的INSEX和评估型号的balb/c 3t3小鼠成纤维细胞活性的结果进行了细胞毒性测试。在细菌粘附试验中，由于表面特性没有观察到影响，但是在细胞毒性测试中，可以通过使用晶格样表面来减少与细胞的接触区域来确认细胞活性。考虑到这些结果，人们越来越期望给出类似晶格的表面形状会改善细胞亲和力。使用金属粉末添加剂制造方法的定制植入物成本的大幅度降低以及缩短植入物交付的能力也可以为植入物提供最佳的尺寸和形状作为生物材料，并且我们很荣幸能够确保植入物的寿命延长。还可以减少医疗费用并减少患者去治疗机构的期间和时间。