抗菌ペプチド修飾チタン表面の進歩と生物医学的応用

外傷性骨欠損は、骨欠損が大きいこと、血管新生が損なわれていること、軟部組織損傷が重度であること、高い機械的負荷、汚染やバイオフィルム関連感染のリスクが高いことなどが組み合わさるため、再建形成整形外科における大きな課題となっている。本レビューは、外傷性骨欠損修復のための生体材料に関する、臨床的アプローチとメカニズムに基づいた概観を提供する。生体材料の使用を、損傷制御、創傷処置、確実な再建、長期的なリモデリングといった段階的な臨床経路の中に位置づけ、主要な材料介入点を定義する。外傷に対応した生体材料の主要な設計要件、すなわち、構造レベルでの機械的信頼性、再生に合わせた分解性、血管新生と骨形成のサ…

本レビューは、従来の骨ネジを不活性な機械的固定具から生体統合型で機能的にプログラム可能なインプラントへと変革するための、材料および構造ベースの戦略を統合する。チタン、ステンレス鋼、コバルトクロム合金などの永久金属システムと、マグネシウム、鉄、亜鉛ベースの生分解性システムを比較し、強度、弾性率、分解または腐食挙動、生物学的安全性といった相反する要件を比較する。外部形状、ネジ形状、表面曲率、粗さ、マイクロ/ナノトポグラフィー、機能コーティングが、挿入安定性、タンパク質吸着、マクロファージ応答、骨形成分化、骨-インプラント接触をどのように制御するかを検討する。特に、三次元周期最小曲面(TPMS)構…

インプラント表面の最適化は、骨結合プロセスの時間短縮と失敗防止を目的とする。本研究では、チタンインプラント表面へのハイドロキシアパタイト(HA)の組み込みにおける新規レーザー支援アプローチを報告し、その生物学的応答を評価した。チタンディスクをNd:YVO4レーザー加工し、従来の焼結またはレーザー焼結を用いてHAコーティングを施した。実験群は、平坦チタン(TiL)、0.25mmおよび0.8mmパターンのレーザー加工チタン(TiT025、TiT08)、およびレーザー加工チタンに従来焼結(TiT025CS、TiT08CS)またはレーザー焼結(TiT025LS、TiT08LS)によるHAコーティング…

• PL-5を搭載した赤色光応答性ポルフィリンリン脂質含有カチオン性リポソームシステムを開発
• 光活性化によりMRSAおよびMSSAに対するMIC値が遊離PL-5および非照射リポソームと比較して4分の1に低下
• 赤色光照射下で抗菌ペプチドの放出制御とバイオフィルム形成阻害の向上を確認

• 材料科学側でβ型チタン合金の弾性率はバルクで約40 GPaまで低減されたが、臨床インプラントは主に従来のTi-6Al-4Vの多孔質構造に依存しており、その実効弾性率(一桁GPa)は合金ではなく構造設計に由来する
• 多孔質構造の臨床応用は、固形寛骨臼シェル上の多孔質固定表面から、再手術用膝コーンおよびスリーブ、寛骨臼増強材、脊椎椎体間ケージなど主要多孔質構造へと拡大している
• 寛骨臼群の短期から中期の生存率は良好だが不均一であり、再手術の主因は感染と不安定性で、無菌性弛緩は低頻度だった