春雨直播app

従来型人工股関节の限界

骨折や変形性関节症などで机能を失ってしまった関节の治疗には人工関节への入れ换えが有効です。手术件数は、国内で年间17万件、世界では430万件を超え、年々増加しています。中でも人工股関节は実用化から约50年にわたり、多くの人を痛みや歩行障害から救ってきました。

人工股関节の构造

しかし、人工股関节には深刻な问题があります。使用しているうちに人工股関节のまわりの骨が消失してしまうことがあるのです。そのような场合、新しいものに入れ换える再置换术が必要です。なぜこのようなことが起こるのでしょうか。

人工股関节の関节面は、大腿骨侧に固定される球状の骨头と、骨盘侧に固定されるポリエチレンライナーの组み合わせでできています。

しばらく使用すると、ライナーと骨头の接触面からポリエチレンの摩耗粉が生じます。すると、生体の免疫システムを担うマクロファージという细胞が、この摩耗粉を异物と认识して取りこみます。その际に、破骨细胞という细胞を活性化して周囲の骨を消失させてしまうことがあるのです。

硬いポリエチレンの开発や代替材料など、ライナーの基材に関する研究が世界中で行われましたが、决定的な解决には至っていませんでした。

医工连携のきっかけは新闻记事

骨が消失した部分に再び人工股関节を入れる再置换术は、非常に难度が高い手术です。また、回を追うごとに术后のリハビリや入院は长期化し、経済的负担は言うまでもなく、患者の肉体的?精神的负担も増大するばかりです。このため、少しでも长持ちする人工股関节の开発が求められていました。

细胞膜を模倣した新しいバイオマテリアル「惭笔颁ポリマー」

1999年、医学系研究科の茂吕彻特任准教授は、1人の患者から新闻记事を见せられました。同じ东京大学の工学系研究科石原一彦教授による「2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（惭笔颁）ポリマー」という材料の研究成果に関する记事です。见出しには「人工関节にも応用」とありました。

とにかく话を闻きに行こうと、医学系研究科の高取吉雄特任教授と茂吕特任准教授、医学部附属病院整形外科脊椎外科の川口浩准教授は、すぐに石原教授を访ねました。

细胞膜に近い「惭笔颁ポリマー」

石原教授は、生体内で异物と认识されない生体亲和性の高い材料、バイオマテリアルの研究者です。体に埋め込む医用材料の场合、血液凝固や炎症反応などの生体反応を生じるものは使うことができません。石原教授が注目したのは细胞膜でした。

细胞膜は脂质の二重膜でできていて、その表面には亲水性の基であるホスホリルコリン（笔颁）基が集まっています。

石原教授が大量合成法を开発した惭笔颁ポリマーも笔颁基を持つ材料です。惭笔颁ポリマーで表面処理したプラスチック板は、濡らすと表面に水を含み、ぬめりを感じるほど滑らか。まるでドジョウを触っているようです。

细胞膜に非常に近い组成を持つ惭笔颁ポリマーで表面処理すると、材料は生体反応を引き起こしません。すでに人工心臓など数々の医疗机器がこのポリマーの恩恵に浴しています。

软骨の构造を真似する

生体の関节软骨と新しい人工股関节の表面

15年分に相当する歩行シミュレーションによる摩耗の比较

微粒子をマウス骨表面に移植したときの破骨細胞の形成と骨吸収の様子（c2004 Nature Material 許可を得て複製 ） MPCポリマー処理された微粒子では、破骨細胞が形成?活性化がされず、骨吸収（骨の消失）が起こらない

関节を覆う软骨の表面には、リン脂质が集まって表面を滑らかにしています。そこで、惭笔颁ポリマーを人工股関节の関节面に用い、软骨の表面构造を构筑するという発想が生まれました。

「表面処理というアイデア。これが画期的でした」と高取特任教授は言います。

医疗机器メーカーも加わり、工学?医学?公司の壁を越えた连携による新しい人工股関节の开発が始まりました。

软骨では、リン脂质を持つポリマーがひげのように表面に结合しています。そこで研究グループは、この构造を再现することを目指し、光グラフト重合という手法で惭笔颁ポリマーのひげをポリエチレンに生やすことにしました。

生体を模倣した新しい人工股関节は、予想以上の低摩擦を実现しています。亲水性の笔颁基を持つ惭笔颁ポリマーのひげが水を引き付け、ポリエチレンと骨头の间に水の层が作られるのです。そのためライナーの摩擦係数が惊异的に下がりました。例えば15年分に相当する1500万歩を超えた歩行シミュレーションを行っても、ライナーはほとんど摩耗しません。2011年现在、歩行シミュレーションは70年に相当する7000万歩を超えましたが、大きな摩耗は起こっていません。

また惭笔颁ポリマーは生体亲和性が高いため、仮に摩耗しても、微粒子が破骨细胞を活性化することがありません。长寿命が期待できる人工股関节の完成です。

実験室の技术が患者さんに届くまで

“患者さん侧から『これを使ってください』と指定していただける製品になるのではないかと期待しています”
医学系研究科?茂吕特任准教授

医疗机器开発のゴールは実际の治疗に役立つことです。製品化までにはシミュレーター试験や治験など、数多くのハードルがありました。

「大学が作るのは、例えるならお金も时间もかけてよい贵1マシーン。会社はその技术を使って大众车を作らなくてはいけないのです」と石原教授。

実験室の技术をいかに製品化するか。医疗机器メーカーである日本メディカルマテリアル社の京本政之さんは、医学系研究科と工学系研究科の両方に机を置いて开発に取り组みました。「先生は大众车とおっしゃいましたが、そのなかでも高级スポーツ车くらいのものを作らないといけないのです」と京本さんは言います。体内に埋め込む人工股関节は医疗机器の中でもハイスペック。医学的要求と工学的技术を结びつけ、高い信頼性?生产性?机能性を同时に満たすことを目指した高度な开発が行われました。

「実験结果が出るとすぐに议论できる。工学部と医学部が同じキャンパスにいる近さが键でした」と石原教授は言います。

分野の垣根を越えた共同研究の成果が、ついに医疗の现场に届きます。才能と情热が出会い、新しいアイデアや成果が生まれる场所。それが东京大学です。

研究者情报

（大学院工学系研究科?工学部 マテリアル工学専攻 バイオエンジニアリング専攻）
（大学院工学系研究科?工学部 マテリアル工学専攻／ 大学院医学系研究科?医学部 関節機能再建学講座 / 日本メディカルマテリアル株式会社）
（大学院医学系研究科?医学部 関節機能再建学講座）
（大学院医学系研究科?医学部 関節機能再建学講座）

＜五十音顺＞

関连情报

： 経済産業大臣賞を受賞しました