大阪大学は2022年6月8日、同大学院工学研究科と国立病院機構北海道医療センター、帝人ナカシマメディカルの研究グループが、全く新たな設計コンセプトに基づくチタン合金製脊椎ケージを開発し、大型動物実験によって高い性能を証明したと発表した。脊椎ケージは脊椎疾患によって不安定化した椎間を機能的に連結癒合するためのデバイスで、新たなケージは元からあった骨であるかのように、周囲の骨と機能的に融合する。
開発されたケージは、一方向の「孔」と孔壁表面での微細「溝」構造という階層的構造を持ち、研究グループはこれを「ハニカムツリー構造」と名付けた。溝には、骨を作る骨芽細胞の一方向配列化を促して、質の高い骨を早期から誘導する役割があり、孔は、形成された骨に常に力をかけ続けることで骨の質を長期的に維持する。この効果で、早期かつ長期の骨の健全性化を促す。
研究グループは、金属3Dプリンターを使って微細なハニカムツリー構造を設計通りに作製。ヒツジの脊椎に埋入する試験を行ったところ、迅速な骨誘導を確認し、その結果、埋入からわずか8週間後に従来型のケージよりも3倍も強く骨との結合強度を示すことを明らかにした。
これまで骨形成促進には、自分の腸骨などから採取した自家骨をケージ内部に使用していたが、今回のケージを使えば、自家骨を使うことなく超高強度化が可能になる。
研究グループは、新たなケージについて「骨量や骨密度をターゲットとしたこれまでの脊椎デバイスの設計概念を根本から変革する」とし、脊椎疾患の早期治癒が可能になり、しばしば問題となるケージの脱転や沈み込みといったトラブルを改善して、患者の身体的、精神的、金銭的負担も軽減できるとしている。その結果、早期の退院や社会復帰を促し、医療費の抑制に寄与することも期待できる。
ハニカムツリー構造は22年度から臨床応用が予定されている帝人ナカシマメディカルの骨配向化誘導型脊椎ケージ「UNIOS PLスペーサー」に搭載されている。
今回の研究成果は6月8日、北米脊椎学会の公式ジャーナル、The Spine Journal誌で公開された。
