高機能人工軟骨を有する人工関節の開発と実用化に関する研究

臨床応用されている人工関節の寿命は数年から十数年であり,特に若年の患者に対しては再置換術が必要となる問題がある.人工関節の寿命決定因子は摩擦面の摩耗による摩耗粉が原因となる報告が多く,摩耗の低減が人工関節を長寿命化させる上で最も重要な因子であることが指摘されている.人工軟骨にはPVA(polyvinyl alcohol)ハイドロゲルを使用し,潤滑モードを混合潤滑から流体潤滑主体とすることにより摩擦摩耗の低減を試みた.ゲルは含水性であるため,シビアな条件下でも内部からの水の滲出により直接接触を防ぎ,低摩擦とする効果が期待されている.PVAハイドロゲルを摩擦面に使用し直接接触が発生する厳しい試験条件においてその摩擦摩耗特性について調査した.PVAハイドロゲル同士を摩擦面にした場合,潤滑液に添加した蛋白質により摩耗の程度に差異が観察された.生体関節液に含まれる蛋白質のうち代表的なアルブミン及びγ-グロブリンを潤滑液(ヒアルロン酸溶液)へ添加したととろ,それぞれ単体で潤滑液に添加するよりも2種の蛋白質を混合した潤滑液を使用することで摩耗の低減が観察された.生体関節のようにA/G比を2/1とするとかなりの摩耗の低減が観察された.また,蛋白質を過剰に添加すると摩耗が促進された.すなわち,PVAハイドロゲルの摩耗特性は潤滑液に含まれる蛋白質に大きく依存することが明らかとなつた.AFMにより表面膜の観察を行い摩耗保護作用について調べた.ゲルは高倍率での観察が困難であるためPVAと同程度の親水性の表面を持つガラスを用いた.アルブミンのみを添加した場合では残留膜の吸着力が弱く,脱落しやすいことが明らかとなった.γ-グロブリンを単体で添加した場合には吸着力が強いことが観察された.このことから,2種を混合して用いた場合に膜内部に低せん断層をもつ潤滑性・耐摩耗性に優れた境界膜が得られることが明らかにされた.

臨床応用されている人工関節の寿命は数年から十数年であり,特に若年の患者に対しては再置換術が必要となる問題がある.人工関節の寿命決定因子は摩擦面の摩耗による摩耗粉が原因となる報告が多く,摩耗の低減が人工関節を長寿命化させる上で最も重要な因子であることが指摘されている.人工軟骨にはPVA(polyvinyl alcohol)ハイドロゲルを使用し,潤滑モードを混合潤滑から流体潤滑主体とすることにより摩擦摩耗の低減を試みた.ゲルは含水性であるため,シビアな条件下でも内部からの水の滲出により直接接触を防ぎ,低摩擦とする効果が期待されている.PVAハイドロゲルを摩擦面に使用し直接接触が発生する厳しい試験条件においてその摩擦摩耗特性について調査した.PVAハイドロゲル同士を摩擦面にした場合,潤滑液に添加した蛋白質により摩耗の程度に差異が観察された.生体関節液に含まれる蛋白質のうち代表的なアルブミン及びγ-グロブリンを潤滑液(ヒアルロン酸溶液)へ添加したととろ,それぞれ単体で潤滑液に添加するよりも2種の蛋白質を混合した潤滑液を使用することで摩耗の低減が観察された.生体関節のようにA/G比を2/1とするとかなりの摩耗の低減が観察された.また,蛋白質を過剰に添加すると摩耗が促進された.すなわち,PVAハイドロゲルの摩耗特性は潤滑液に含まれる蛋白質に大きく依存することが明らかとなつた.AFMにより表面膜の観察を行い摩耗保護作用について調べた.ゲルは高倍率での観察が困難であるためPVAと同程度の親水性の表面を持つガラスを用いた.アルブミンのみを添加した場合では残留膜の吸着力が弱く,脱落しやすいことが明らかとなった.γ-グロブリンを単体で添加した場合には吸着力が強いことが観察された.このことから,2種を混合して用いた場合に膜内部に低せん断層をもつ潤滑性・耐摩耗性に優れた境界膜が得られることが明らかにされた.