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リーンマグネシウム-亜鉛-カルシウム合金ZX00は、大型成長動物モデルの骨折安定化に使用された。
A lean magnesium-zinc-calcium alloy ZX00 used for bone fracture stabilization in a large growing-animal model.
PMID: 32553919 DOI: 10.1016/j.actbio.2020.06.013.
抄録
過去10年の間に、従来のインプラント材料に関連する欠点を克服するために、小児外傷治療における新しい代替材料の開発に対する需要が高まってきた。マグネシウム（Mg）ベースの合金は、均一に再吸収可能で、生体適合性があり、耐荷重性があり、機能的に支持されるインプラントというビジョンを十分に満たしているように思われる。本研究の目的は、高強度でリーンな合金である Mg-0.45Zn-0.45Ca（wt％）（ZX00）を導入し、希土類元素を含まないこの合金を用いて初めてスクリュー骨合成の臨床応用性を検討することである。この合金を、骨切りした骨（骨折を模擬したもの）を持つ成長中の羊モデルに適用し、骨切りをしていない対照群と比較して、劣化挙動と骨折治癒について比較しました。この合金は、285.7±3.1MPaの究極引張強さ、18.2±2.1%の破断伸度、および高量のZnを含む合金と比較してインビトロでの劣化率の低下を示した。インビボでは、骨切りした骨と対照群との間で、インプラント時間にわたるスクリュー体積の変化に関して有意な差は認められなかった。したがって、骨折治癒過程は、その周辺への影響も含めて、劣化挙動に大きな影響を与えないと結論づけられる。また、水素ガス形成による骨折治癒への悪影響も認められなかった。近位ネジと遠位ネジでは年代的に異なるガス放出を示したにもかかわらず、骨切りは完全な圧密を示した。意義の声明：従来のインプラントは小児の外傷治療においていくつかの欠点がある。最近の文献で議論されているように、マグネシウムベースの合金はこれらの問題を克服しているように思われる。本研究では、成長期の羊モデルにおける高強度リーンMg-0.45Zn-0.45Ca（ZX00）スクリューの臨床適用性を評価した。模擬骨折を含む2群と骨折を伴わない1群の2群に合金を埋入し、互いに比較した。その結果、両群間でスクリューの体積に有意な差は認められなかった。水素ガスの形成が骨折治癒に及ぼす悪影響はなく、12週間後にはすべての動物で完全な骨折固定が認められた。
Over the last decade, demand has increased for developing new, alternative materials in pediatric trauma care to overcome the disadvantages associated with conventional implant materials. Magnesium (Mg)-based alloys seem to adequately fulfill the vision of a homogeneously resorbable, biocompatible, load-bearing and functionally supportive implant. The aim of the present study is to introduce the high-strength, lean alloy Mg‒0.45Zn‒0.45Ca, in wt% (ZX00), and for the first time investigate the clinical applicability of screw osteosynthesis using this alloy that contains no rare-earth elements. The alloy was applied in a growing sheep model with osteotomized bone (simulating a fracture) and compared to a non-osteotomy control group regarding degradation behavior and fracture healing. The alloy exhibits an ultimate tensile strength of 285.7 ± 3.1 MPa, an elongation at fracture of 18.2 ± 2.1%, and a reduced in vitro degradation rate compared to alloys containing higher amounts of Zn. In vivo, no significant difference between the osteotomized bone and the control group was found regarding the change in screw volume over implantation time. Therefore, it can be concluded that the fracture healing process, including its effects on the surrounding area, has no significant influence on degradation behavior. There was also no negative influence from hydrogen-gas formation on fracture healing. Despite the proximal and distal screws showing chronologically different gas release, the osteotomy showed complete consolidation. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Conventional implants involve several disadvantages in pediatric trauma care. Magnesium-based alloys seem to overcome these issues as discussed in the recent literature. This study evaluates the clinical applicability of high-strength lean Mg‒0.45Zn‒0.45Ca (ZX00) screws in a growing-sheep model. Two groups, one including a simulated fracture and one group without fracture, underwent implantation of the alloy and were compared to each other. No significant difference regarding screw volume was observed between the groups. There was no negative influence of hydrogen-gas formation on fracture healing and a complete fracture consolidation was found after 12 weeks for all animals investigated.
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