生分解性マグネシウム合金上に多機能ポリピロール/酸化亜鉛複合コーティングを施した整形外科インプラント用材料

A multifunctional polypyrrole/zinc oxide composite coating on biodegradable magnesium alloys for orthopedic implants.

• Yunting Guo
• Siqi Jia
• Lu Qiao
• Yingchao Su
• Rui Gu
• Guangyu Li
• Jianshe Lian

抄録

マグネシウム(Mg)とその合金は、優れた生物学的性能と優れた機械的特性を有していることから、臨床応用の可能性を秘めているが、生理的環境下での腐食速度が速いことから、臨床応用には限界がある。本研究では、サイクリックボルタンメトリー法を用いて多機能ポリピロール/酸化亜鉛(Ppy/ZnO)複合コーティングを設計・開発し、Mg合金の耐食性、生体適合性、抗菌性の向上を目指した。電気化学的試験及び浸漬試験の結果、複合被覆によりMg合金の耐食性が大幅に向上することが示された。また、細胞応答を系統的にin vitroで調べたところ、複合コーティングは細胞の接着と増殖を有意に促進することが確認された。さらに、複合皮膜は大腸菌に対して96.5±2.6%という顕著な抗菌力を示した。このように、Ppy/ZnOコーティングされたMg合金は、耐食性、細胞適合性、抗菌性に優れていることから、整形外科用インプラント材料として有望な候補材料となっている。

Magnesium (Mg) and its alloys exhibit great potential in clinical applications owing to the outstanding biological performance and excellent mechanical properties, whereas the quick corrosion rate in the physiological environment has limited their further clinical application. In this work, we designed and developed a multifunctional polypyrrole/zinc oxide (Ppy/ZnO) composite coating by cyclic voltammetry method, aiming to enhance the biocorrosion resistance, biocompatibility and antibacterial property of the Mg alloys. The electrochemical and immersion tests indicated that the corrosion resistance of the Mg alloy was improved significantly by the composite coating. A systematic in vitro investigation of cellular response confirmed that the composite coating significantly promoted the adhesion and proliferation of cells. In addition, the composite coating showed a remarkable antibacterial ability of 96.5 ± 2.6 % against Escherichia coli (E.coli). The enhanced corrosion resistance, cytocompatibility, and antibacterial property of the Ppy/ZnO coated Mg alloy makes it a promising candidate as orthopedic implants material.

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