新技術：シルク材料で分解可能な「人工骨」を作る

近日

西安工程大学紡績科学と工程学院

樊威教授チーム

材料分野のトップレベルの定期刊行物

『Advanced Materials』で発表

で“Silk-fabric reinforced silk for artificial bones”と題する

研究論文

論文によると

今回の研究の最大の成果は

安価な絹糸材料を利用して作る

高価な人造骨

金属と合金は現在の骨外科手術に最も広く応用されている材料であり、セラミックスとポリマーに比べて機械的性能が高く、耐食性が強いことが分かった。欠点は、金属と合金（~ 110 GPa）人工骨と人体骨（3 ~ 20 GPa）の間の弾性率の差が大きく、応力遮蔽効果が発生し、骨格構造に圧力を与え、さらに金属インプラントの緩みと最終的な失効を招くことである。また、金属インプラントは生体免疫反応を引き起こして感染リスクを高め、傷口の癒合を遅らせる可能性があり、しかもそのインプラントは体内にインプラントした後に分解しにくく、通常は2回の手術で取り出す必要がある。

全蚕糸基人工骨の製造及び形態

シルクは天然の蛋白質高分子材料として、優れた生物適合性、生物分解性、加工性と安いコストを有し、外科縫合線、人工皮膚、筋肉、血管、骨格などの生物医学分野に広く応用されている。

全蚕糸系人工骨の体内生体適合性

現在の骨外科手術における金属と合金（~ 110 GPa）を用いた人工骨と人体骨（3 ~ 20 GPa）間の問題に対して、樊威教授チームは清華大学の張瑩瑩教授チームと共同で蚕糸（Silk II構造）とシルク（Silk I構造）間の結晶度の違いを巧みに利用し、脱ゴムシルク織物と再生シルクを熱プレスしてシルク自己増強複合材料（SFS）を製造した。SFSは補強体構造と基体の比率を調整することにより、人体の異なる部位の骨移植の要求に適応するために、その力学的性能と密度をカスタマイズすることができる。さらに重要なことに、SFSは骨芽細胞の増殖を促進し、骨芽細胞の活性を高める能力があり、骨癒合に伴い体内で徐々に分解することができ、二次手術切除を必要とせず、患者の二次疼痛を回避し、医療費を節約することができる。

SFSは伝統的な金属またはセラミックインプラントに代わる大きな潜在力を持っている。このチームの関連研究は国家自然科学基金、陝西省傑出青年科学基金、陝西省大学青年革新チームと西安市中心病院プロジェクトの支持を得た。樊威教授チームの研究成果はこのほど、トップレベルの定期刊行物「Advanced Materials」に掲載された。

（出所：西安発表）