高度架橋ポリエチレン製人工股関節の超長期耐用性の実現を目指した材料設計の至適化

优化材料设计实现高交联聚乙烯人工髋关节超长期耐久性

• 批准号: 21K12758
• 负责人: 立岩 俊之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12758/
• 关键词: 人工股関節; 超高分子量ポリエチレン; 耐摩耗性; 抗酸化性; 耐疲労性; 高度架橋ポリエチレン; 長期耐用性

本研究では、人工股関節全置換術（THA）用インプラントである超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）寛骨臼ライナーを対象に、抗酸化・耐摩耗・耐疲労性の3つの視点で各種物理化学的耐久試験を実施し、これらの知見を統合することでポリエチレン人工股関節のミクロ構造からマクロデザインまでを定量的に至適化することを目的としている。2022年度は、ASTM F2003に準拠した強制酸化試験（70℃, 5 atm）を最大18週行い、赤外分光およびラマン分光法を用いた微細構造分析を経時的に実施した。対象は、抗酸化ビタミンE（dl-alpha-tocopherol）含有量が異なる（0, 1000, 3000, 7000 ppm）高度架橋UHMWPE（n=各３個）とした。結果は、ビタミンE無添加のUHMWPEでは、2週目以降からシグモイド状に酸化度が急増し、酸化反応が連鎖的に生じていることを確認した。さらに酸化反応に関連したトランスビニレン濃度の増加および結晶化度の増加を認めた。一方、1000 ppm以上のビタミンＥを含有した製品では18週後も酸化は非常に軽微であり、いずれも初期構造を保持していた。ビタミンE濃度が高く、トランスビニレン濃度が低いほど抗酸化能は高い傾向が見られた。トランスビニレン濃度低減のためには、架橋時の放射線源として電子線よりγ線を採用し、線量は必要最低限に留めることが有効であると考えられた。

In this study, total hip replacement (THA) was performed using ultra-high molecular weight インプラントであるレン(UHMWPE) 3 points of view of レイナーを対 resemble, acid resistance, wear resistance, fatigue resistanceでVarious physical and chemical durability tests The structure of the joint is a quantitative one that is suitable for the purpose of the joint. In 2022, ASTM F2003 standard forced acidification test (70℃, 5 atm), the maximum 18-week line, infrared spectroscopy, and the infrared spectroscopy method, which is used to analyze the fine structure of the object. The content of 対息, acid-resistant ビタミンE (dl-alpha-tocopherol) is different (0, 1000, 3000, 7000 ppm) and highly bridged UHMWPE (n=3 pieces each). Result: ビタミンE のUHMWPE では without additives, からシグモイ after 2 weeks The degree of acidification in the form has increased rapidly, and the acidification reaction has been linked to a chain of acidification and confirmation. The acidification reaction is related to the increase in the concentration of the acid and the increase in the degree of crystallization. On the one hand, products containing 1,000 ppm or more of のビタミンＥをcontaining した products are acidified after 18 weeks and are very に軽 slightly であり, and the いずれもinitial structure is maintained していた. The concentration of ビタミンE is high and the concentration of トランスビニレン is low and the anti-acidification ability is high and the tendency is high.トランスビニレンconcentration reductionのためには、radiation source during bridge construction としてelectron beamよりThe γ line is used and the line amount is the minimum necessary and effective.