インプラントと補綴物に関する前のトピックを続けて、同じ科学グループは、人体に可能な限り近い条件での整形外科インプラントの挙動の実験室研究のための興味深い技術を提案しました。 この研究はin vitroで実施できます-つまり、実験動物の参加なしで。
内部人工装具-損傷した関節や骨をハイテクな人工装具で置き換えることは、最先端の金属、セラミック、ポリマー材料を使用する複雑な手術です。
インプラントの材料は、生体適合性や機械的ストレス下での材料の挙動など、一連のテストを受けます。 従来の実験室条件でのそのような研究の結果は、生体のインプラントの挙動をテストするための実際の摩耗の指標とは非常に異なるため、実験動物の体内に移植されます。 通常、約1年後、インプラントを取り外し、生体適合性と材料の老化を評価します。
Center for Composite Materials NUST「MISiS」の科学者とドルトムント工科大学の同僚は、現実に近い環境での機械的ストレス下での補綴材料の摩耗を予測する技術を開発しました。 人間の血漿をシミュレートする特別に合成された流体と、ハイテクのサーボ油圧装置が、実験用の生体サンプルを完全に置き換えました。
研究材料として、NUST「MISiS」の複合材料センターの科学者によって開発された生体模倣超高分子量ポリエチレンが使用されました。
「私たちは材料を提供し、合成プラズマの使用を提案しました。ドルトムント工科大学の同僚は疲労試験の技術を開発し、その機器で実験を行いました」とFedor Senatov博士はコメントしています。 -材料には、大腿骨と脛骨の負荷をシミュレートする2種類の機械的負荷が加えられました：周期的および静的。 この実験のおかげで、動物実験に頼ることなく、人体の整形外科インプラントの挙動を生体外で予測できることが証明されました。
「私たちの欲求は、疲労特性の評価に関して倫理の観点から効果がなく疑わしい動物に対する試験の数を減らす代替案を提供することでした。 別の側面は、実験室でインプラント材料の耐久性をテストできる新しい方法を提案する機会でした。 グローバルな実践では、生体模倣環境でのインプラントの疲労特性を研究するための標準はまだありません。これは、新しい材料を使用するリスクが高いことに関連しています。 私たちは、材料の寿命を正確に予測できるテスト開発の分野で働いています。 ウォルター教授のグループ（ドイツ側の研究グループの長）によって、金属およびセラミックのインプラントに関する同様の実験がすでに実施されています。 この実験はポリマーに特有のものであり、世界の類似物はありません」と、ドルトムント工科大学の研究グループの代表であるマリーナクニャゼヴァは言います。科学者が提案する研究技術のもう1つの重要な利点は、時間の節約です。 生体内のインプラントの化学的老化を評価するのに約1年かかる場合、耐久性のテストには数十年かかります。 In vitro条件では、化学的老化と摩耗のプロセスを大幅に加速できます。 材料の摩耗の指標が不十分である場合、これはすぐに判明し、他のサンプルで実験を続けることが可能になります。
しかし、補綴用の材料の試験における実験動物の役割の完全な拒絶について話すのは時期尚早です。
「当社の技術により、動物でそれらをテストすることなく、複数の材料を一度に比較できます。 ただし、リストから最適な材料が見つかったら、生体内で、つまり生体内でテストする必要があります。 これは主に、材料の生体適合性と整形外科パラメーターを確認する必要があるためです。結局、患者は筋骨格系のさまざまな特徴に遭遇する可能性があります」とFedor Senatovは説明します。このように、科学者はインプラントの挙動を研究するための包括的な技術を提案しており、in vitroでの加速老化の実験により潜在的なインプラントの寿命が予測され、その後のin vivo試験によりその生体適合性が決定されます。
元の記事は、 Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materialsにあります。