バイオマテリアルの生体内劣化とマクロファージ

本年度は,生体内のin vivoにおける腐食メカニズムを解明することを目的として研究を行った.生体内における腐食挙動を模擬するため,U937細胞から分化させたマクロファージ(Mφ)を培養し,これを含む培養液中においてステンレス鋼の腐食試験を行った.培養液中における腐食反応速度は交流インピーダンス法により測定し,浸漬時間の経過にともなう腐食速度の変化を調べた.また,異物を貧食したMφ活性化の影響を調べるため,ポリエチレン粒子を貧食したMφを培養し,同様な腐食試験を行った.さらに,試験後の試料表面を走査型電子顕微鏡,原子間力顕微鏡および走査型電子顕微鏡により詳細に分析し,その腐食挙動について検討・考察を加えた.得られた結論を以下に示す.(1)Mφを含む培養液中に浸漬した試料は,試料表面には極微細な凹凸が多数形成され,時間経過とともに粗さと腐食反応速度が増加することが明らかとなった.このことは,Mφの存在が生体材料の腐食に大きな影響を及ぼすことを示すものである.(2)ポリエチレン粒子を貧食させることにより,免疫反応を活性化させたMφを含む培養液中の試料の場合,その表面粗さ,腐食反応速度ともにそれを貧食していない場合と比較して大となることが明らかとなった.このことは,Mφの活性化が金属材料の腐食を促進させることを示すものである.(3)Mφおよび活性化したMφを含む培養液の場合,試料表面より金属イオン(Fe,Ni,Mo)の溶出が増加することが明らかとなった.このことは,Mφの貧食反応が生体材料の金属溶出に多大な影響を及ぼすことを示すものである.(4)生体内に金属材料がインプラントされた場合,その表面に形成された腐食生成物や摩耗紛を貧食することによりMφが活性化し,その影響によりインプラント材の腐食が加速されるとする,金属系生体材料のin vivo腐食モデルを提案した.

本年度は,生体内のin vivoにおける腐食メカニズムを解明することを目的として研究を行った.生体内における腐食挙動を模擬するため,U937細胞から分化させたマクロファージ(Mφ)を培養し,これを含む培養液中においてステンレス鋼の腐食試験を行った.培養液中における腐食反応速度は交流インピーダンス法により測定し,浸漬時間の経過にともなう腐食速度の変化を調べた.また,異物を貧食したMφ活性化の影響を調べるため,ポリエチレン粒子を貧食したMφを培養し,同様な腐食試験を行った.さらに,試験後の試料表面を走査型電子顕微鏡,原子間力顕微鏡および走査型電子顕微鏡により詳細に分析し,その腐食挙動について検討・考察を加えた.得られた結論を以下に示す.(1)Mφを含む培養液中に浸漬した試料は,試料表面には極微細な凹凸が多数形成され,時間経過とともに粗さと腐食反応速度が増加することが明らかとなった.このことは,Mφの存在が生体材料の腐食に大きな影響を及ぼすことを示すものである.(2)ポリエチレン粒子を貧食させることにより,免疫反応を活性化させたMφを含む培養液中の試料の場合,その表面粗さ,腐食反応速度ともにそれを貧食していない場合と比較して大となることが明らかとなった.このことは,Mφの活性化が金属材料の腐食を促進させることを示すものである.(3)Mφおよび活性化したMφを含む培養液の場合,試料表面より金属イオン(Fe,Ni,Mo)の溶出が増加することが明らかとなった.このことは,Mφの貧食反応が生体材料の金属溶出に多大な影響を及ぼすことを示すものである.(4)生体内に金属材料がインプラントされた場合,その表面に形成された腐食生成物や摩耗紛を貧食することによりMφが活性化し,その影響によりインプラント材の腐食が加速されるとする,金属系生体材料のin vivo腐食モデルを提案した.