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研究内容
- Keywords
生体材料 Biomaterials, 医療用インプラント Medical Implants, 生体適合性 Biocompatibility, 体内分解性 Biodegradabilty, in vitro評価 in vitro evaluation
医療応用に際しては、材料の機能性だけでなく生体安全性の確認が必須である。多くの材料は体内で分解・腐食等による損傷を生じるため、体内環境下分解性・耐食性評価も重要である。医療用材料評価の多くは動物試験により実施されてきたが、その結果は必ずしも臨床試験結果と一致しない。またコストや動物愛護等の問題があるため、世界中で動物試験の削減・代替が進められている。そこで、in vitro(試験管内)にて生体内環境を再現することで、より簡便な材料の機能性・耐久性評価手法を開発している。 For biomedical application, it is important to evaluate materials' functionality as well as biological safety. Most of the materials degrade inside the body, it is also important to investigate materials degradation behavior in the physiological environment. These properties of conventional medical materials were evaluated by in vivo animal experiments, however their results often disagree with those of clinical trials. Furthermore, recent global movement concerning animal welfare limits the execution of animal tests. Therefore, we are challenging to establish new evaluation methods by simulating physiological environment in vitro, which will contribute to more efficient development of new medical devices.
我々が開発した疑似組織浸漬試験により調べたマグネシウム合金スクリューの空孔形成挙動を示す。表面処理による腐食抑制に伴い、空孔形成量は低下した。疑似組織の組成により組織中の環境因子を制御可能であり、臨床使用時のリスク評価に有用である。
Gas cavity formation behavior of a Mg-alloy screw was examined using our original evaluation method; the model tissue system. The polymer coating suppressed corrosion reaction of the substrate, reducing the gas cavity volume formed in the model tissue, which is quantified by micro-X-ray CT analysis.
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- YAMAMOTO, Akiko, KIKUCHI, Masanori, SUETSUGU, Yasushi. Enhancement of Copper Antiviral Activity with Glutathione Treatment. ACS Applied Bio Materials. 9 [12] (2026) 5237-5248 10.1021/acsabm.6c00520 Open Access
- Akiko Yamamoto, Yuki Ito. Effect of Humidity on Antibacterial Activity of Copper and Its Alloy Surfaces. MATERIALS TRANSACTIONS. 67 [1] (2026) MT-M2025099 10.2320/matertrans.mt-m2025099 Open Access
- Manas Ranjan Sahu, Akiko Yamamoto. Investigating the Effect of Thickener Concentrations on the Corrosion Behavior of Pure Mg. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 113 [2] (2025) e37878 10.1002/jbm.a.37878 Open Access
書籍
- 山本 玲子. 生体吸収性金属材料の分解特性評価技術(第2章10節). 界面制御による革新的生体適合性材料開発. 株式会社エヌ・ティー・エス, 2025, 10.
- 山本 玲子. 第6章 マグネシウム合金の生体内分解特性と高分子被覆による制御. 株式会社シーエムシー出版, 2019
- 山本 玲子. 金属材料の毒性と安全性・細胞による毒性評価法. 医療用金属材料概論. , 2010, 223-238.
会議録
- Zahiruddeen Salam Zahari, Dayangku Noorfazidah Awang Shri, Akiko Yamamoto. Investigation of mechanical properties and in vitro corrosion of bulk nanostructured metal produced by equal channel angular pressing. INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOENGINEERING AND TECHNOLOGY (IConBET2021). (2022) 10.1063/5.0078675
- YAMAMOTO, Akiko, KOHYAMA, Yuko. CYTOCOMPATIBILITY OF MG ALLOYS AND THE EFFECT OF CELLS ON THEIR DEGRADATION IN BIOLOGICAL ENVIRONMENT. Magnesium Technology 2014. (2014) 381-385
- WITECKA, Agnieszka, YAMAMOTO, Akiko, Wojciech Swieszkowski . Improvement of cytocompability of magnesium alloy ZM21 by surface modification. Improvement of cytocompability of magnesium alloy ZM21 by surface modification. (2014) 375-380
口頭発表
- YAMAMOTO, Akiko. Development of New In Vitro Evaluation Methods for Biomedical Application of Biodegradable Metals. 16th ISAJ Annual Symposium 2025. 2025 招待講演
- YAMAMOTO, Akiko, 津田 升子. Enhancement of Antiviral Activity of Copper and Its Alloys with an Oligopeptide. 12th World Biomaterials Congress (WBC 2024). 2024
- 山本 玲子. 医療用金属材料の基礎~研究の最前線. 第45回日本バイオマテリアル学会大会. 2023 招待講演
その他の文献
- YAMAMOTO, Akiko. Biosafety of Ceramic Fibers---Mechanism of Pulmonary Toxicity and in Vivo / in Vitro Evaluation. Journal of the Technical Association of Refractories, Japan (TAIKABUTSU OVERSEAS). 43 [1] (2023) 9-18
- 山本 玲子. 抗菌材料の活性指標と核酸分解能評価. バムサジャーナル. 34 [3] (2022) 145-150
- 山本玲子. マグネシウム合金製医療用デバイスの臨床例からみた課題. アルトピア. [8] (2018) 9-14
所属学会
日本バイオマテリアル学会, 日本金属学会, 日本機械学会, 日本動物実験代替法学会
高分子・バイオ材料研究センター
生体吸収性金属材料のマイクロX線CT像に基づく腐食減量推定
生体吸収性金属材料、生体内分解挙動、マイクロX線CT、ピークフィッティング
概要
生体吸収性金属材料としてマグネシウム(Mg)や亜鉛、鉄の合金の医療応用が進められている。その成功のためには、体内における腐食挙動制御が重要である。通常、金属材料の腐食量は重量減として求められるが、ワイヤなど微小な部材については腐食試験後の回収や酸洗浄等の作業実施が困難な場合がある。体内に埋植された材料の観察には、しばしばX線CTが用いられる。小型埋植材の腐食減量がX線CT像より求めることができれば、有用である。そこで、X線CTデータ解析において、ヒストグラムからピークフィッティング法による試料体積の算出を検討した。ピークフィッティング法では、生体骨や腐食に伴い形成される不溶性塩や生体骨とMg合金試料を分離することができるため、定法の中間点法よりも精度高く体積減が推定できることが判明した。
新規性・独創性
・X線CTデータ解析にピークフィッティング法を適用した例はない
・詳細な解析が可能になり、生体分解性金属材料の分解・腐食挙動の詳細な解明に寄与
・生体吸収性冠動脈スキャフォールド(ステント)について、簡便な分解量推定が可能に―ブタ冠動脈内ではストラット(橋梁)が等方的に分解することを示唆
内容
まとめ
・ 疑似体液や疑似組織を用い、生体吸収性金属材料の生体内腐食特性を評価
・ マイクロX線CT画像を基にMg合金製デバイスの分解量推定手法を開発
・ in vitro評価法は低コスト・迅速・簡便な手法であり、より多くの候補材の評価を可能にし、新規医用材料やデバイス開発の加速に貢献



