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「在體內植入器件中,很多都希望能在患處修復後自動消失掉。希望實現能在體內分解並安全排出體外的植入器件材料」。

腸道吻合、血管止血及膽管閉合……。在做上述手術時用來吻合和支撐切口部分的金屬施夾鉗對醫護人員而言是討人嫌的東西。因為治療結束以後,施夾鉗會終生殘留在患者體內,有可能誤入膽道引起併發症或成為X光CT的干擾因素。

開刀不再怕止血鉗忘在體內了!日本研發新金屬,在人體內會溶解
向井的演講現場。

日本神戶大學研究所工學研究科教授向井敏司的研究小組想從材料科學的角度解決這一問題。該研究小組正在開發具有人體分解(吸收)性、患處修復後在體內「可溶解掉」的金屬材料。向井敏司出席了「2016 World Alliance Forum IT淡路會議」(2016年3月25~26日,淡路市),並介紹了他們的開發成果。

用電腦模擬分析

手術施夾鉗材料一般採用Ti類金屬,而向井等人將目光轉向了鎂(Mg)。Mg是人類可攝取量僅次於鈣(Ca)的金屬,活性高,容易與水發生反應變成離子。具有人體分解性,即使變成離子也具有很高的安全性。

不過,Mg用於手術施夾鉗時存在問題。那就是強度比Ti低。

於是,向井等人通過電腦模擬,預測了手術施夾鉗所需要的變形性能。嘗試開發出了符合條件的Mg合金。並將目光投向了鋅(Zn)和鈣。發現通過在Mg中添加這些元素,可以實現避免變形集中的特性。

向井等人利用開發出的Mg合金試製出了施夾鉗。還通過模擬確認其具有閉合血管的性能。

還準備用於機器人手術

其次,為了驗證人體分解性和安全性,實施了小鼠皮下植入實驗。發現植入3個月後,金屬體積縮小到原來約50%。與Mg比較時,發現了Mg的分解速度過快,會產生(氫)氣,有異物塊殘留的問題。而開發的Mg合金分解速度較慢,因此不存在上述問題。

檢查植入小鼠的血清,發現血中Mg濃度屬於正常值,腎功能及肝功能也沒有異常。安全性方面,向井表示「目前沒有問題。可以通過正常的代謝排出體外」。

利用大鼠驗證膽管等的閉合性能,9個月後也未發現異常。還利用狗做了同樣的驗證。今後,還將採用大型動物進一步驗證性能,同時「為了用於內視鏡手術和機器人手術,也將進一步進行驗證」。向井表示還將嘗試應用於手術用縫合器和支架。