Novel Infection Models for Development of Artificial Bone with Antibacterial and Osteogenic Efficacy

用于开发具有抗菌和成骨功效的人工骨的新型感染模型

• 批准号: 19F01046
• 负责人: 相澤 守
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Meiji 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: 2019-10-11 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F01046/
• 关键词: バイオセラミックス; 人工骨; 抗菌性; 感染モデル; 水酸アパタイト; 耐感染性; 骨形成能; 術後感染症モデル

近年の医療業界では、人工骨や人工関節などのインプラント材が広く普及しているが、それらの使用後の術後感染症(SSI)は重篤な合併症の１つであり、大きな問題となっている。本研究課題では、優れた骨形成能に加えて感染症を予防できる「優れた骨形成能と抗菌性を併せ持つ多機能型人工骨」を開発するとともに、細菌感染を想定した生体適合性の評価モデルの構築に成功した。当該研究を進めるにあたり、受入研究者は、主宰する研究室で保有するセラミックス創製や生体適合性評価に係わるノウハウを提供し、フェローはそれらを活用しながら研究を展開した。より具体的には、人工骨として実績のある水酸アパタイト(HAp)に骨形成促進作用をもつケイ素および抗菌性を持つ銀を同時に置換固溶させたバイオセラミックスを作製した。得られたセラミックスの物性（結晶相や微細構造など）を明らかにするとともに、骨芽細胞を用いて生体適合性と緑膿菌(P. aeruginosa)を用いて抗菌性を評価した。さらに、好適な銀およびケイ素を含有したHApセラミックスを用いて、SIIを想定した骨芽細胞と細菌を併用した２つの感染モデルも確立した。一つ目のモデルはセラミックスに細菌と細胞を同時に播種する実験系であり、これは手術時に感染が生じるケースを想定している。もう一つのモデルはセラミックスに最初に細菌を播種し、ついで細胞を播種する実験系である。これは材料の滅菌が失敗したために感染が生じるケースを想定している。ここで得られた研究成果は、現在、国際誌に投稿中である。また、別のアプローチとして、イノシトールリン酸というキレート化合物を分子接着剤として利用して、ケイ素含有HApセラミックスに抗菌性イオンである銀イオンを修飾する研究も実施した。実際に、ケイ素含有HApに抗菌性を付与することに成功している。この研究成果も近い将来国際誌に投稿予定である。

の medical industry in recent years で は, artificial bone や masato section な ど の イ ン プ ラ ン ト material が hiroo く popularization し て い る が, そ れ ら の after using の postoperative adapting just-in-time inventory (SSI) は heavy Benedict な complications の 1 つ で あ り, big き な problem と な っ て い る. This research topic で は, superior れ た bone formation can に plus え て adapting just-in-time inventory を to prevent で き る "optimal れ た bone formation can と antimicrobial properties を and せ a つ function type artificial bone more" を open 発 す る と と も に, bacterial infection を scenarios し た raw body fit の review 価 モ デ ル built の に success し た. As the study を into め る に あ た り, incoming researchers は, dominate す る laboratory で retain す る セ ラ ミ ッ ク ス created や raw body suitability evaluation 価 に department わ る ノ ウ ハ ウ を し, フ ェ ロ ー は そ れ ら を use し な が ら study を started し た. よ り specific に は, artificial bone と し て be performance の あ る water acid ア パ タ イ ト (HAp) に promote bone formation and を も つ ケ イ element お よ び antimicrobial properties を hold つ silver を に displacement solution at the same time さ せ た バ イ オ セ ラ ミ ッ ク ス を cropping し た. Have ら れ た セ ラ ミ ッ ク ス の property (crystalline phase や fine-structure な ど) を Ming ら か に す る と と も に, bone bud cells を い て raw body fit と pseudomonas bacteria (p. aeruginosa) を い て antimicrobial properties を review 価 し た. さ ら に, good comfortable な silver お よ び ケ を イ element contains し た HAp セ ラ ミ ッ ク ス を with い て, SII を scenarios し た と bacteria を bud cells and bone し た 2 つ の infection モ デ ル も establish し た. A つ mesh の モ デ ル は セ ラ ミ ッ ク ス を と に bacteria cells as に seeding す る be 験 department で あ り, こ れ は surgery に infection が raw じ る ケ ー ス を scenarios し て い る. も う a つ の モ デ ル は セ ラ ミ ッ ク ス に に bacteria を initial seeding し, つ い を で cell seeding す る be 験 department で あ る. <s:1> れ る material <s:1> sterilization が failure <s:1> たために infection が birth じるケ スを スを スを determination て て る る る る る る る る る る る る る る る る る る る. The research results of られた obtained by で are currently available and are being submitted to the international journal に at である. ま た, don't の ア プ ロ ー チ と し て, イ ノ シ ト ー ル リ ン acid と い う キ レ ー ト を molecular compounds and tonic と し て using し て, ケ イ element contains HAp セ ラ ミ ッ ク ス に antimicrobial properties イ オ ン で あ る silver イ オ ン を modified す る research も be applied し た. The organic に and ケ isotopes contain HApに antibacterial properties を, which are combined with する とに とに and successfully <s:1> て る る る. The research results of <s:1> <s:1> will be submitted to the international journal に in the near future である.

项目成果

明治大学 生命機能マテリアル国際インスティテュート

明治大学国际生物机能材料研究所

超音波噴霧熱分解法による 2 種のイオンを同時置換した水酸アパタイトセラミックスの作製とその材料評価

超声喷雾热解法同时取代两种离子的羟基磷灰石陶瓷的制备及材料评价

• 发表时间: 2020
• 作者: 相川奨真;伊東莉菜;横田倫啓;Lim Poon Nian;相澤 守
• 通讯作者: 相澤 守

Regulating size of silver nanoparticles on calcium carbonate via ultrasonic spray for effective antibacterial efficacy and sustained release

• DOI: 10.1016/j.msec.2021.112083
• 发表时间: 2021-04-06
• 期刊: MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS
• 影响因子: 7.9
• 作者: Ueda, Mayu;Yokota, Tomohiro;Aizawa, Mamoru
• 通讯作者: Aizawa, Mamoru

明治大学理工学部生体関連材料研究室

明治大学理工学院生物材料实验室