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医療用バイオマテリアルの研究開発    
Research and Development of Biomaterials for Medical Applications
[コードNo.2017T039]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 青柳隆夫
■体裁/ B5判 258ページ
■発行/ 2017年2月23日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 82,080円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1235-4

 
★急速に発展を遂げる高分子医療材料の最新動向を詳解!
★最新の研究から実用化の事例まで適応材料や応用分野を幅広く紹介!
★スーパーエンプラ、ゲル、ナノファイバーなど多くの材料を解説!!

キーワード

生体親和性 / 生体吸収性 / 抗血栓性 / 徐放性 / 酸素透過性 / 生体接着性 / 埋植型医療 / 手術用接着剤 / バイオマテリアルインフォマティクス / 生体適合性高分子材料 / ポリアリルエーテルケトン / ポリエーテルエーテルケトン / ハイドロキシアパタイト / 骨再生 / 綿形状人工骨 / ポリ乳酸 / 人工骨 / 人工臓器 / リビング重合 / 防御反応 / 血管ステント / シリコーンハイドロゲル / 内視鏡的粘膜下層剥離術 / 角膜再生 / 医療用不織布 / 心臓修復パッチ / 医療機器部材

刊行にあたって

 今回、シーエムシー出版からの生体適合性材料に関する書籍を出版したいので協力して欲しい旨の要請があった。私自身振り返ってみると、三十数年前に大学の研究室に配属になって、血液適合性材料研究に加わる機会を得て以来、生体関連への応用を目指した高分子材料の設計と合成および評価に関わってきている。当時は未知の生体への挑戦というワクワク感を持ったことを今でも記憶している。生体適合性を如何に獲得するか、様々なアプローチが行われてきた。細胞生物学、分子生物学、生化学などのバイオ関連の研究領域の急速な発展は、生体と人工材料との界面で起こる現象の理解を助けたのは事実である。出版の話をお聞きした時は、正直、何でいまさら成書が必要かと思うと同時に、バイオマテリアル学会をはじめ関係学会に参加して、既に議論されてしまったテーマを蒸し返したような研究を若い世代の研究者や学生さんが発表する場面を思い出し、これから研究に携わる人が生体適合性研究の歴史を理解し、それを克服するような研究をさらに展開して欲しいという思いから、出版に協力させて頂くことにした。
 自身が大学の研究室に入室した当時は、セグメント化ポリウレタン、親水性‐疎水性ミクロ相分離構造など、いわゆる多相系材料をベースとした生体適合性高分子材料研究が行われていた。多数の研究者の興味を大いに引き、界面における水の構造の理解、高分子合成分野における精密重合法の積極的な応用など本分野を支える理工学側材料研究の進展も、優れた生体適合性材料の開発に大きな後押しになったと思う。本分野の黎明期は医学と理工学との境界領域の研究として、取り上げられていた。昨今、境界領域という言葉は死語であろう。再生医療の発展と材料研究はいわば車の両輪であり切っても切れない関係にあることは、この分野の研究者のすでに共通認識である。
 本書では、生体適合性を獲得の歴史から最先端の材料やデバイスまで、臨床応用されるまでの審査や規制も含めて一冊でカバーできるような内容になっている。長年の多くの研究を理解し、これまで想像できなかったような研究を開拓するためのハンドブックとして多くの若い研究者の参考にして頂きたいと切に願う次第である。
(本書「刊行にあたって」より)

著者一覧

青柳隆夫日本大学
中岡竜介国立医薬品食品衛生研究所
迫田秀行国立医薬品食品衛生研究所
植松美幸国立医薬品食品衛生研究所
宮島敦子国立医薬品食品衛生研究所
野村祐介国立医薬品食品衛生研究所
`島由二国立医薬品食品衛生研究所
伊佐間和郎帝京平成大学
岩崎清隆早稲田大学
梅津光生早稲田大学
田中賢九州大学;山形大学
蟹江慧名古屋大学
成田裕司名古屋大学医学部付属病院
加藤竜司名古屋大学
石原一彦東京大学
馬場俊輔大阪歯科大学
橋本典也大阪歯科大学
笠原真二郎日本特殊陶業(株)
築谷朋典国立循環器病研究センター研究所
伊藤恵利(株)メニコン;名古屋工業大学
荒雅浩(株)ジェイ・エム・エス
大矢裕一関西大学
水田亮筑波大学;物質・材料研究機構
田口哲志物質・材料研究機構;筑波大学
鈴木治東北大学
穴田貴久東北大学
小山義之結核予防会 新山手病院
伊藤智子結核予防会 新山手病院
江里口正純結核予防会 新山手病院
松村和明北陸先端科学技術大学院大学
玄丞烋京都工芸繊維大学
伊藤壽一滋賀県立成人病センター研究所
岩井聡一大阪大学
石原雅之防衛医科大学校
新山瑛理物質・材料研究機構;筑波大学
宇都甲一郎物質・材料研究機構
荏原充宏物質・材料研究機構;筑波大学;東京理科大学
小林尚俊物質・材料研究機構
玉田靖信州大学
武岡真司早稲田大学
木村俊作京都大学
辻本洋行同志社大学
高木敏貴同志社大学
萩原明於同志社大学
岡村陽介東海大学
中澤靖元東京農工大学
牧田昌士ORTHOREBIRTH(株)
西川靖俊ORTHOREBIRTH(株)
春日敏宏名古屋工業大学

目 次

【第1編 生体適合性高分子材料の基礎】
第1章生体適合性高分子材料の種類と特徴
1はじめに
2生体適合高分子材料の開発の歴史
3水の構造に着目したバイオインターフェース
4ポリマーの精密重合と表面の構築
5炎症反応に着目した血液適合性材料開発
6最後に
第2章生体適合性材料の評価方法とその標準化
1はじめに
2医用材料の種類
2.1金属材料
2.2セラミックス材料
2.3ポリマー(高分子)材料
3医用材料の生体適合性
3.1生体安全性について
3.2生体適合性について
4国際標準化
5おわりに
第3章生体内劣化評価法の開発
1はじめに
2人工関節における超高分子量ポリエチレンのガンマ線照射に伴う劣化
3超高分子量ポリエチレンの生体脂質による劣化
4生体吸収性材料
5まとめ
第4章血液適合性評価法の開発
1はじめに
2ホリゾンタル試験法
2.1溶血性試験
2.1.1現行公定法
2.1.2簡易溶血性試験法
2.1.3陽性対照材料
2.2血栓性試験
2.2.1血液側からの評価法
2.2.2材料側からの評価法
3分子動力学的シミュレーションを利用した材料評価
4Engineering-based Medicineに基づく血液適合性試験
4.1左心補助人工心臓用脱血管のin vitro血栓性試験法
4.2持続的血液濾過器のin vitro血栓性試験法
5おわりに
【第2編 医療機器部材用材料の開発】
第1章Poly(ω-methoxyalkyl acrylate)類の抗血栓能
1はじめに
2医療機器の表面で起こる現象
3タンパク質の吸着現象-吸着と構造変化
4材料に含水した水の状態の解析
5材料表面に存在する中間水の役割
6抗血栓性高分子の設計
7おわりに
第2章インフォマティクスを活用した細胞選択的ペプチド被覆型医療機器材料の設計
1背景〜体内埋め込み型医療機器材料の現状〜
2医療機器材料としてのペプチド
2.1細胞接着ペプチド被覆型医療材料
2.2細胞を用いたペプチドアレイ探索
2.3細胞選択的ペプチド
3細胞選択的ペプチドの探索と医療機器材料開発に向けて
3.1クラスタリング手法を用いたEC選択的・SMC選択的ペプチドの探索
3.2BMPタンパク質由来の細胞選択的骨化促進ペプチドの探索
3.3ペプチド-合成高分子の組み合わせ効果による細胞選択性
4まとめ
第3章スーパーエンジニアリングプラスチック表面への生体親和性修飾
1エンジニアリングプラスチックとしてのポリアリルエーテルケトン
2PEEKの化学構造に着目した自己開始光グラフト重合法
3自己開始光グラフト重合法によるPEEK表面へのポリマー層の構築
3.1自己開始光グラフト重合
3.2各種のグラフトポリマー層を有するPEEKの表面特性
4ポリマーグラフト層を持つPEEK表面の生体親和性
4.1医療デバイスを作るバイオマテリアルの生体親和性の必要性
4.2リン脂質ポリマーをグラフトしたPEEK表面の生体親和性
4.2.1血漿からのタンパク質吸着
4.2.2血小板多血漿からの血小板粘着
4.2.3細菌付着性の評価
5おわりに
第4章ポリエーテルエーテルケトン多孔体の骨造成能
1はじめに
2ポリエーテルエーテルケトンとは
3PEEKへの骨結合性の付与
4表面発泡PEEKの開発
5PEEK製 歯槽骨再建材のコンセプト
6PEEK多孔体の作製
7ウサギ大腿骨骨欠損モデルを用いた表面発泡 PEEK多孔体の骨造成
8おわりに
第5章心不全治療と人工心臓
1はじめに
2補助人工心臓の目的
3補助人工心臓システムの構造とマテリアル
4空気圧駆動式補助人工心臓システム(ニプロVAS)
5体内植込み型補助人工心臓(EVAHEART)
6体内植込み型補助人工心臓の課題
7まとめ
第6章脂質付着抑制能をもつ両親媒性高分子材料の開発
1はじめに
2シリコーンハイドロゲル素材の主成分
2.1シリコーン成分
2.1.1変性ポリシロキサン
2.1.2シリコーンモノマー
2.2親水性成分
3シリコーンハイドロゲル素材の特徴
3.1酸素透過性
3.2水溶性物質透過性
3.3タンパク質付着
4シリコーンハイドロゲル素材の課題
4.1脂質付着
4.2透明性
4.3透明性と脂質付着抑制の系譜
4.3.1DMAAの活用とその課題
4.3.2相分離サイズスケールの原因追跡とNMMPの活用
5おわりに
第7章Legacoat技術による人工心肺回路の血液適合性向上
1はじめに
2血液適合性コーティング「Legacoat」
2.1MPCポリマーについて
2.2コーティング技術に求められる要求事項
3「Legacoat」の効果
4まとめ
【第3編 ゲル材料の開発と応用】
第1章温度応答性インジェクタブルポリマー
1はじめに
2生分解性インジェクタブルポリマー:その用途
3生分解性インジェクタブルポリマーの課題
4分子形態制御:強度向上と温度応答性制御
5薬物放出制御
6粉末化と即時溶解による利便性向上
7共有結合ゲル
8おわりに
第2章疎水化タラゼラチンシーラント
1はじめに
2生体組織接着性を向上させる高分子ゲルの設計
3疎水化タラゼラチンを用いた外科用シーラント
3.1タラゼラチンへの生体組織接着性の付与
3.2疎水化タラゼラチンを用いた外科用シーラントの機能評価
3.3疎水化タラゼラチンシーラントと細胞・生体組織との相互作用評価
4結論
第3章リン酸八カルシウム/ゼラチン複合体
1序論
2OCPの骨伝導の特徴
2.1OCPの細胞応答性
2.2OCPの生体反応性
2.2.1タンパク質吸着
2.2.2骨形成と生体内吸収性
3OCP骨補填材
3.1Gelについて
3.2Gel単体の生体応答性
3.3OCP/Gel複合体
3.3.1OCP/Gelの生体材料学的設計論
3.3.2生体応答
3.3.3骨再生を促進するメカニズム
4まとめ
第4章生体接着性水和ゲルを形成する可溶性止血材・癒着防止材
1生体接着性材料
1.1生体接着性材料の医療機器の応用
2生体組織接着性ポリマー
2.1シアノアクリレート系接着剤
2.2フィブリン糊
2.3ポリアクリル酸(PAA)
3PAA/PVP水素結合ゲル
3.1PAA/PVP水素結合錯体
3.2膨潤性PAA/PVP複合体
3.2.1固体/液体界面での複合体形成
3.2.2膨潤性PAA/PVP複合体の組織接着性
3.2.3膨潤性PAA/PVP複合体の生体内での解離・再溶解
4膨潤性PAA/PVP複合体の止血材への応用
4.1止血効果
4.2臨床研究と商品化
4.2.1外傷、穿刺後の止血
4.2.2口腔内・抜歯後の止血
4.2.3商品化
5膨潤性PAA/PVP複合体の癒着防止材への応用
6生体接着性材料の今後
第5章生分解性多糖類ハイドロゲルの医療応用
1はじめに
2分解性多糖類を用いた医療用接着剤
3アルデヒド導入多糖類のゲル化とその分解メカニズム
4アルデヒド導入セルロースの生体内分解性
5おわりに
第6章ゼラチンハイドロゲルを利用した難聴治療
1はじめに
2耳の構造と聞こえのしくみ
3難聴の種類
4現在の最先端技術を応用した新しい感音難聴治療
5内耳への薬物局所投与方法
6ゼラチンハイドロゲルを利用した薬物内耳局所投与
7ゼラチンハイドロゲルIGF-1による臨床試験
7.1第I-II相臨床試験
7.2第II相臨床試験(ステロイド鼓室内投与とのランダム化比較試験:多施設臨床試験)
第7章ハイドロキシアパタイトアガロースゲルを用いた骨再生医療
1はじめに
2ハイドロキシアパタイトアガロースゲル
3臨床研究の概要
4結果
5結論
第8章内視鏡手術用の粘膜下注入剤
1はじめに
2光硬化性キトサンゲル
3光硬化性キトサンゲルを使用した内視鏡的消化器粘膜下層剥離術
4おわりに
【第4編 シート・繊維材料の開発と応用】
第1章ナノファイバーシートによるガン治療
1はじめに
2皮膚癌用ナノファイバーメッシュ
3肺癌用ナノファイバーメッシュ
4悪性中皮腫用ナノファイバーメッシュ
5肝癌用ナノファイバーメッシュ
6結言
第2章絹フィブロインナノ繊維構造体の角膜再生足場材としての応用
1緒言
2医療用材料としてのシルク
3シルクタンパク質の加工
3.1多様な形状への加工
3.2化学修飾
3.3遺伝子組換えカイコ技術
4シルクナノファイバー不織布の作製
5角膜再生材料としての評価
6おわりに
第3章生体適合性高分子ナノシートの物性と医療応用
1諸言
2ナノシートの作製
2.1交互積層法(LbL)
2.2キャスト法
3ナノシートの密着性
4ナノシートの分子透過性
5ナノシートの分解特性
6多孔質ナノシートとマイクロディスク型ナノシートの構築
7ナノシートの医療応用
7.1創傷被覆材(ナノ絆創膏)として
7.2薬物徐放材として
8ナノ医療のプラットフォームとしての将来展望
第4章ポリプロピレン不織布へのペプチドナノシート表面修飾
1体外循環デバイス
2バイオマテリアル表面と免疫応答
3繊維表面のラフネス
4水中でのself-standingな自己組織化単分子膜
5PP不織布繊維表面のペプチドナノシートによる被覆
第5章PGA不織布の繊維径などの構造の検討
1はじめに
2PGA不織布の構造など
2.1臨床使用可能なPGA不織布の概要
2.2生体内分解性と臨床的特性
2.2.1シートタイプPGA不織布
2.2.2チューブタイプPGA不織布
2.2.3新規開発タイプPGA不織布
2.3不織布の構造と生体の反応性
2.3.1シートタイプPGA不織布
2.3.2チューブタイプPGA不織布
2.3.3新規開発PGA不織布
3近年の臨床使用の方向性を示すPGA不織布の研究
3.1シートタイプPGA不織布
3.1.1膵損傷と膵液漏出の予防効果
3.1.2内視鏡的粘膜下層剥離術における潰瘍の処置
3.1.3肝臓切除手術における切離断面の被覆
3.2チューブタイプ
3.2.1膵切離時の補強
3.2.2消化管断端の補強
3.2.3血管の縫合切離時の補強
4おわりに
第6章裁断化超薄膜の調製と水性表面改質材としての医用展開〜熱傷創の改質・抗血栓性界面の提供〜
1はじめに
2センチメートルサイズの高分子超薄膜
3サブミリメートルサイズの裁断化超薄膜
3.1裁断化超薄膜の調製法と物性
3.2裁断化超薄膜の水性表面改質材としての応用@: 熱傷創の表面改質
3.3裁断化超薄膜の水性表面改質材としての応用A: 抗血栓性界面の提供
4おわりに
第7章シルクフィブロイン複合材料の心臓修復パッチ材料への応用
1はじめに
2心臓修復パッチ
3生体吸収性心臓修復パッチの開発
4おわりに
第8章綿形状人工骨充填材
1はじめに
2綿形状人工骨充填材
2.1成分
2.2繊維化
2.3使用方法
3おわりに



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