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Repair of an intercalated long bone defect with a synthetic biodegradable bone-inducing implant

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氏名(生年月日)          (         ) 氏 名 米 田 昌 弘 学 位 の 種 類 博 士(医 学) 学 位 記 番 号 第4737号 学位授与年月日 平成17年3月31日 学位授与の要件 学位規則第4条第1項該当者 学 位 論 文 名 Repair of an Intercalated Long Bone Defect with a Synthetic Biodegradable Bone-inducing Implant (生体吸収性、骨誘導活性を有した人工材料による長管骨骨欠損の再生修復) 論文審査委員 主査 教 授 高 岡 邦 夫 副査 教 授 山 根 英 雄 副査 教 授 原 充 弘 論 文 内 容 の 要 旨 巨大骨欠損は自然には修復されない。これを再生修復するためには強力な骨誘導活性と骨伝導能をもち、な おかつ生体内で完全に吸収される生体材料の利用が理想である。骨形成誘発活性を有するサイトカインである 骨形成蛋白(BMP)の遺伝子組み換え体であるrhBMP-2と我々が開発した人工合成担体po1ylactic acid-dioxanone-polyethylene glycol block copolymer(PLA-DX-PEG:以下polymer)を、骨伝導能を有するβ- 三リン酸カルシウム(以下β-TCP)と組み合わせ骨誘導能、骨伝導能、生体吸収性を併せ持つ骨形成性人工材 料を開発した。この新しい生体材料の骨欠損修復に対する効果を検証する目的でウサギ大腿骨骨欠損モデルの 修復実験を行った。 大腿骨骨幹部中央に15mmの骨欠損を作製した日本白色家兎15羽を3群に分け、それぞれの群に1)rhBMP-2+ polymer+β-TCP(第1群)、2)polymer+β-TCP(第2群)、3)インプラントなし(第3群)とした。インプ ラントの作製には、rhBMP-2 50μg、polymer 250mg、β-TCP(直径6mm×長さ15mm)を用いた。なお初期固定に は創外固定を使用した。術後、経時的に単純Ⅹ線撮影し、術後24週で大腿骨を摘出した。摘出した大腿骨標本 を用いて3次元CT画像、骨欠損再生修復部の骨密度測定、力学的強度試験を行った。さらに組織標本の作製を行 ない修復部の観察を行った。 第1群では8週間までに全例骨欠損に骨形成が見られ修復が確認できた。術後24週後の第1群で修復された大腿 骨の骨密度および3点曲げ強度は健側の大腿骨と同等であった。第2群、第3群では8週後にて骨欠損の修復は認 められなかった。再生修復された大腿骨の形態は元来の解剖学的形態に回復していた。術後24週の修復部の組 織学的観察ではβ-TCPは完全に吸収されていた。 この実験結果から、我々が開発したrhBMP-2のデリバリーシステムを付加した人工骨β-TCPは約8週で1.5cm の大腿骨骨幹部欠損の再生修復を完成させ、骨再生に有効な生体材料であることが明らかとなった。将来、骨 再生医療への利用が期待される。 論 文 審 査 の 結 果 の 要 旨 巨大骨欠損は自然には修復されない。これを再生修復するためには強力な骨誘導活性と骨誘導能をもち、な おかつ生体内で吸収される生体材料の利用が理想である。骨形成誘導活性を有するサイトカインである骨形成 蛋白(BMP)の遺伝子組み換え体であるrhBMP-2と我々が開発した人工合成担体polylactic acid-dioxanone-polyethylene glycol block copolymer(PLA-DX-PEG:以下polymer)を、骨伝導能を有する -12- -13- β-三リン酸カルシウム(以下β-TCP)と組み合わせ骨誘導能、骨伝導能、生体吸収性を併せ持つ骨形成性人工 材料を開発した。この新しい生体材料の骨欠損修復に対する効果を検証する目的でこのウサギ大腿骨骨欠損モ デルの修復実験を行った。 大腿骨骨幹部中央に15mmの骨欠損を作製した日本白色家兎15羽を3群に分け、それぞれの群に1)rhBMP-2+ polymer+β-TCP(第1群)、2)polymer+β-TCP(第2群)、3)インプラントなし(第3群)とした。インプラ ントの作製にはrhBMP-2 50μg、polymer250mg、β-TCP(直径6mm×長さ15mm)を用いた。なお初期固定に創外 固定を使用した。術後、経時的に単純Ⅹ線撮影し、術後24週で大腿骨を摘出した。摘

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