Mg-0.5Ca-xY生分解性合金の電気化学分析とIn Vitro Assay

Electrochemical Analysis and In Vitro Assay of Mg-0.5Ca-xY Biodegradable Alloys.

• Bogdan Istrate
• Corneliu Munteanu
• Stefan Lupescu
• Romeu Chelariu
• Maria Daniela Vlad
• Petrică Vizureanu

抄録

近年、医療分野を中心に生分解性Mg系材料の研究が盛んに行われています。天然の人骨の治癒過程に同期して生分解率を向上させる方法として、Mgと他の生体適合性元素を合金化することが考えられる。本研究の目的は、Mg-0.5Ca合金にYを0.5/1.0/1.5/2.0/3.0wt.%の割合で添加することで、生分解率と生体適合性を向上させることである。実験的に得られたMg合金の化学組成と組織を特徴づけるために、走査型電子顕微鏡(SEM)、エネルギー分散分光法(EDS)、光顕微鏡(LM)、X線回折法(XRD)を用いた。生分解率の指標として、直線偏光抵抗（LPR）法を用いて腐食速度を算出した。また、細胞親和性は、MTTアッセイ（3-(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロマイド）および蛍光顕微鏡法により評価した。化学組成により、樹枝状のα-Mg固溶体のほか、ラメラ状のMgCaやMgYの金属間化合物が見られた。生分解率が低いのはMg-0.5Ca-2.0YとMg-0.5Ca-3.0Yであり、これは細胞の生存率と相関があることがわかった。また，Mg-0.5Ca合金に2〜3 wt.%Yを添加することで，生分解率と細胞適合性が向上することがわかった。

In recent years, biodegradable Mg-based materials have been increasingly studied to be used in the medical industry and beyond. A way to improve biodegradability rate in sync with the healing process of the natural human bone is to alloy Mg with other biocompatible elements. The aim of this research was to improve biodegradability rate and biocompatibility of Mg-0.5Ca alloy through addition of Y in 0.5/1.0/1.5/2.0/3.0wt.%. To characterize the chemical composition and microstructure of experimental Mg alloys, scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), light microscopy (LM), and X-ray diffraction (XRD) were used. The linear polarization resistance (LPR) method was used to calculate corrosion rate as a measure of biodegradability rate. The cytocompatibility was evaluated by MTT assay (3-(4,5-dimethylthiazole-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) and fluorescence microscopy. Depending on chemical composition, the dendritic α-Mg solid solution, as well as lamellar MgCa and MgY intermetallic compounds were found. The lower biodegradability rates were found for Mg-0.5Ca-2.0Y and Mg-0.5Ca-3.0Y which have correlated with values of cell viability. The addition of 2-3 wt.%Y in the Mg-0.5Ca alloy improved both the biodegradability rate and cytocompatibility behavior.