当日配布資料(2.44MB)

骨吸収可能で薬剤担体に応用可能
な新規生体活性セメントの開発
大阪市立大学
工学部 機械工学科
教授 横川 善之
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人口(万人)
骨疾患患者の増加
変形性関節症
骨粗しょう症(1300万人)
脊柱圧迫骨折
65歳以上人口
4000
推計値
3000
2000
1000
0
1990
2000
10
20
40
35
30
25
20
15
10
5
0
高齢者率(%)
技術の背景
30
国立社会保障・人口問題研究所「日本の将来推計人口」
○椎体形成術
○経皮的椎体形成術
充填材 人工骨ブロック
骨セメント,リン酸カルシウムセメント
ロッド,スクリュー
で固定
Hoya Co HP
より
2
技術の背景
人工骨ブロック
骨セメント
充填材
アパタイトセラミッ
クス
ポリメタクリル酸メ
チル樹脂セメント
リン酸カルシウ
ムセメント
CPC
骨との結合
○
×
○
成形性
×
○
○
骨置換
△
×
△
骨と置換するリン酸カルシウムセメント
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新技術
◎生分解性多糖類、ジカルボン酸を用いた新規材料
機械的特性
崩壊性
吸収性
特願2014-096042, 096045
4
新技術
機械的特性
CPCch2.5→海綿骨(骨梁)の弾性率に近い
(純水 1日浸漬)
CPCcont
CPCch2.5
0
圧縮強度/au
応力/au
CPCmalic
0.05 ひずみ 0.1
CPCcont
CPCmalic
CPCch2.5
CPCcont
CPCmalic
CPCch2.5
0.1
0.05
0
CPCcont CPCmalic CPCch2.5
破壊エネルギ/au
降服ひずみ
0.15
ジカルボン酸(CPCmalic),生分解性多糖類(CPCch)で,圧縮強度,破壊エネルギが上昇
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6
実験方法
JIS T6602
硬化時間測定(目標5~10分)
ビガー針試験器を使用.練和開始2
分後から30秒おきにビガー針を落と
す.圧痕が付かなくなった時間を測定
ビガー針試験器
崩壊率測定
試料成形器を用いてCPC1.0 mlを計量
金網台に押し出す
練和開始3分後,金網台と共に
生理食塩水に浸漬
崩壊率(%)=
崩壊した試料の質量
試料全体の質量
CPC
試料成形器
金網台
×100
6
新技術
CPCcont
CPCmalic
CPCch2.5
硬化時間(min)
19±1
2.0±0.0
5.5±0.5
崩壊率(%)
測定不可
2.82±1.35
1.04±0.16
CPCch2.5
CPCmalic
CPCcont
1cm
1cm
1cm
1cm
1cm
1cm
硬化時間 CPCcont>CPCch2.5>CPCmalic
→手術中の操作時間
崩壊率 CPCcont>CPCmalic>CPCch2.5
→生分解性多糖類添加により非崩壊性実現.
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8
吸収性試験 酢酸緩衝液(pH5.5)
※水中浸漬 7日硬化
試料形状:φ6×12 mm
試験溶液:酢酸ー酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5) 100ml
※破壊骨細胞が作り出す環境下
攪拌下,300分後の
1.Caイオン溶出量
2.質量減少量
試料
を測定
8
新技術
吸収性試験 酢酸緩衝液(pH5.5)
Caイオン溶出量・質量減量 / mg
40
35
30
質量減量
Caイオン溶出量
その差
25
20
15
10
5
0
CPCcont
CPCch2.5
CPCch10
生分解性多糖類添加 →
pH5.5(破骨細胞存在下)では生分解性多糖類溶解も促進
9
10
試料表面の観察 吸収性 in vitro 試験
CPCcont
before
CPCch2.5
before
CPCch10
before
10μ m
10μ m
100μ m
after
after
after
10μ m
10μ m
(c)
ひび割れが発生
表面の針状結晶が溶解
100μ m
マクロ孔が発生
10
新技術
吸収性試験
細胞培養試験
CPCch2.5
10μ m
CPCch10
100μ m
多数の細胞が表面に見える.
細胞:MCT3T3-E1
100μ m
破骨細胞共存環境下では多孔化が進展,細胞の細孔侵入で,
さらに多孔化が促進する.従来の材料に無い骨置換の可能性.
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新技術
新規なリン酸カルシウムセメントまとめ
体内で骨と置換しうる材料を開発した
Probably YES
生体外試験では確認している.
動物実験を大阪市大医学部で実施.
今後の実用化に向けて
生理活性物質、情報伝達物質との複合化により、
より早い骨との結合、置換を実現する.
既存材料との差別化.
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従来技術とその問題点
骨粗鬆症などに伴う圧迫骨折による椎体再建
術において、低侵襲な経皮的椎体再建術が行
われている。充填材には、骨セメント、リン酸カ
ルシウムセメント(CPC)があるが、
骨セメントは骨と結合せず、重合熱が発生
CPCは骨と結合するが、骨置換しない問題
点があり、臨床現場から、骨置換するCPCの開
発が要望されている。
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【骨粗鬆症性椎体骨折の経時的変化】
L1
14°
受傷時
19°
1ヶ月
26°
3ヶ月
33°
18ヶ月
【椎体形成術のコンセプト】
著しく後弯変形した
椎体骨折後骨癒合不全
経皮的アプローチによる低侵襲手術
骨欠損部に骨充填材料を注入
後弯矯正と脊椎安定化の獲得
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新技術の特徴・従来技術との比較
• 従来技術の問題点であった、骨置換を可能と
することに成功した。
• また、早期固化、非溶血性の実現、圧縮強度
の向上に成功し。
• 骨置換が可能なCPCは世界的にも見られず、
世界市場への展開が期待される。
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想定される用途
• 本技術の特徴を生かすためには、椎体再建
術の治具と組合わせたキットを開発することで
ユーザービリティを高めることが妥当である。
• 椎体再建術のみならず、骨補てん剤、組織培
養担体への応用が期待される。
• また、骨同化機能に着目すると、薬剤担体な
どの用途に展開することも可能と思われる。
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実用化に向けた課題
• 現在、in vitro試験で多孔化することを確認し
た。医学部に試料提供している。
• 今後、in vivo試験で実験データを取得し、前
臨床から臨床応用に進め,材料の改良を行っ
ていく。
• 実用化に向けて、生体機能に働きかける成長
因子を取り込んだ素材へ発展させていく。
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企業への期待
• in vivo試験結果は、大学医学部との共同研
究を実施している。
• 医用材料としての実用化には、臨床試験、承
認が必要である。
• また、骨粗鬆症、転移がんへの薬剤担体への
展開を考えている企業には、本技術の導入が
有効と思われる。
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本技術に関する知的財産権
• 発明の名称 :自己硬化型リン酸カルシウ
ム組成物、該組成物を製造するための
キットおよび製造方法
• 出願番号 :特願2014-096042,096045
• 出願人
:大阪市立大学
• 発明者
:横川善之
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産学連携の経歴
共同研究
• 1994-95年 不二見セラミックス「無機系リサイクル材料による環境浄化セラ
ミックスの開発」
• 1996-97年 日本特殊陶業「機能性アパタイト複合繊維に関する研究」
• 2002-05年 東洋アルミホイルプロダクツ「家庭等の水まわりにおける効率
•
•
•
•
的かび除去に適したセラミックス材料の開発と評価に関する研究」
2004-06年 四国計測工業「高機能性セラミックス製造方法開発に関する研究」
2006-07年 岩谷化学「化学処理による微細セラミックス粉体調製及び複合化に
関する研究」
2005-09年 FKP研究所「骨と歯の迅速石灰化に関する研究」
2009-10年 フジクリーン工業「メソポーラス技術を活用した排水処理装置の
開発」
• 2012年
• 2012年
JST「知財活用促進ハイウェイ」に採択
JST「AStep」に採択
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お問い合わせ先
大阪市立大学
産学連携コーディネーター 三村 忠昭
TEL 06-6605 -3550
FAX 06-6605 -3552
e-mail mimura.t@ado.osaka-cu.ac.jp
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