整形外科用インプラント材料としての3Dプリント多孔質タンタルの生物学的特性を改善するための表面改質に関する研究

整形外科用インプラント材料としての3Dプリント多孔質タンタルの生物学的特性を改善するための表面改質に関する研究
出典: 顧一偉 タン

自家骨移植や同種骨移植などの従来の骨欠損修復法には、さまざまな制限とリスクがあります。 3D プリントされた多孔質タンタル ステントの出現により、この状況は完全に変わりました。高精度の3Dプリント技術により、患者の具体的な状況に応じて、欠損部位の形状とサイズに合った多孔質タンタルステントをカスタマイズできます。多孔質タンタルステントのユニークな特徴は、その多孔質構造です。これらの小さな孔構造は、骨組織や血管の成長に理想的な場所を提供するだけでなく、スキャフォールドが周囲の組織とよりよく統合できるようにし、機械的な不一致や緩みの問題を軽減します。この構造設計により、骨の統合と修復の効果が大幅に向上し、患者の回復が早まります。

足場の骨形成能力をさらに高めるために、趙徳偉氏のチームは水熱合成技術を使用して、足場の表面をCaPとマグネシウム含有リン酸カルシウム(Mg-CaP)コーティングでコーティングしました。 CaP は天然骨の無機成分に類似した物質であり、優れた骨形成特性と生体適合性を備えています。 Mg-CaP コーティングの追加により、スキャフォールドの生物学的活性がさらに高まります。

マグネシウムイオンは骨ミネラルの重要な成分であり、ヒト骨芽細胞におけるインテグリンの発現を促進し、骨芽細胞の接着を強化することができます。水熱合成技術により、これらの有益な生体活性マグネシウムイオンをCaPコーティングに均一に統合し、マグネシウムイオンを使用して、骨形成特性の観点から骨インプラント材料としての多孔質タンタルの生体機能化をさらに実現し、コーティングの骨形成効力を大幅に高めました。このスキャフォールドは、優れた機械的特性を持ち、インプラント部位に効果的な機械的サポートを提供できるだけでなく、高い生体適合性と骨形成能力も備えているため、骨組織の成長と修復を促進し、骨欠損の修復における多孔質タンタルスキャフォールドの応用に新たな技術的手段を提供します。

図 1: 水熱合成法による 3D プリント多孔質タンタル スキャフォールドの表面へのマグネシウム含有 CaP コーティングの調製図 2: 水熱法で 3D プリント多孔質タンタルの表面に調製された CaP コーティングと Mg-CaP コーティングの微細構造と表面形態図 3: 多孔質タンタル、CaP コーティング多孔質タンタル、および Mg-CaP コーティング多孔質タンタルの骨成長性能の組織形態学的評価

関連論文「整形外科用途向けマグネシウム添加リン酸カルシウムコーティングによる多孔質タンタルスキャフォールドの選択的レーザー溶融」がACS Biomaterials Science & Engineering誌に掲載されました。論文の第一著者は大連大学修士課程学生の徐建鋒氏、責任著者は大連大学付属中山病院の趙徳偉教授と李俊雷准研究員です。



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