Ver.2.0

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Contents

１1

骨・関節手術部位感染の現状 ………………… 22の概要 ………………… 3〜43の抗菌性 …………… 5〜84の骨伝導性 ……… 9〜105の安全性 ………… 11〜12AG-PROTEX

1

骨・関節手術部位感染の現状
骨・関 節 の 手 術 部 位 感 染（ S u r g i c a l S i t e I n f e c t i o n : S S I ）は 、人 工 関 節 置 換 術 や 脊 椎
インストゥルメンテーション手術における術後の重大な合併症の1つであり、その治療に難渋することが多く、再発を繰り返して、患肢切断に至ることもあります。深部SSI発生率は、以下（文献1）の 様 になっています。

初回人工関節手術 0.2〜3.8％
人工関節再置換術 0.5〜17.3％
脊 椎 手 術 0.6〜11.9％
全 国 の日本 整 形 外 科 学 会 認 定 研 修 施 設 2 , 2 4 1 施 設 にて2 0 0 4 年 1月から1 2月まで に 施 行
さ れ た 初 回 手 術 を 対 象とし た 調 査 結 果 によると、S S I の 発 生 頻 度 は 、人工関節置換術で9,882例中134例（1.36%）、脊椎インストゥルメンテーション手術で2,469例中92例（3.73%）に感染を認めたと報告されています。またその起炎菌は、薬剤耐性菌であるMRSAとMRSEで46%（人工関節置換術）、44%（脊椎インストゥルメンテーション手術）を占めていま（文献2）（MRSA：メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、MRSE：メチシリン耐性表皮ブドウ球菌）
した（表１）。

表１．人工関節置換術および脊椎インストゥルメンテーション手術におけるSSIの起炎菌
SSI of artiﬁcial jointreplacement (134 cases)

SSI of spinal
Instrumentation (92 cases)

MRSA（メチシリン耐性黄色ブドウ球菌）

56 cases (42%)

34 cases (37%)

Staphylococcus aureus（黄色ブドウ球菌）

23(17%)

11(12%)

Staphylococcus epidermidis（表皮ブドウ球菌）

15(11%)

16(17%)

Pseudomonas aeruginosa（緑膿菌）

5( 4%)

5( 5%)MRSE（メチシリン耐性表皮ブドウ球菌）

5( 4%)

6( 7%)

Escherichia coli（大腸菌）

5( 4%)

ーAnaerobic bacteria（嫌気生物）

3( 2%)ー

Others（その他）

10( 8%)

3( 3%)

Unknown（不明）

12( 9%)

14(15%)

AG-PROTEX

２

の概要

2

AG-PROTEX（エージープロテクス）は、抗菌スペクトルの広い銀を含有した、ハイドロキシアパタイト（HA）の溶射技術です。
京セラのH Aコーティングはセメントレス人工関節の骨接合面に適用され、10年以上の臨床（文献3）成績を有しています。

今 回、この H Aコーティング の 骨 伝 導 性を維 持しつ つ、さらに 銀 の 抗 菌 性を加えた、独自の（文献4）
溶射技術を開発しました。

AG-PROTEXは、銀による抗菌性とHAによる骨伝導性、骨固定性を両立することに初めて成功しました。
A G - P R O T E X は、セメントレス人 工 関 節 や 脊 椎ケージ の 骨との 接 合 部 分 に 適 用され、インプラント表面に抗菌性、骨伝導性及び骨固定性を付与します。

AG-PROTEXの表面SEM像

AG-PROTEX被膜

従来のHAコーティング処理を施したステム

AG-PROTEX処理を施したステム

100㎛
AG-PROTEXの断面SEM像

図１．AG-PROTEXの表面及び断面SEM像

3AG-PROTEXAG-PROTEXの抗菌メカニズム
人工関節手術に関連するSSIは、インプラント関連感染 (Implant related infection）または、インプラント周囲感染（Peri-prosthetic joint infection : P J I)と呼ばれ、感染発症や重篤化（文献5）に バイオフィルム が関与していることが知られています。

バイオフィルム中の細菌には抗菌薬が効きにくく、さらにMRSAなどの薬剤耐性菌の増加により、治療に難渋することになります。
AG-PROTEXは銀イオンを溶出し、銀イオンの殺菌効果によりAG-PROTEX表面への細菌付着を低減させます。その結果として、※ 表面へのコロニー形成やバイオフィルム形成の阻害効果を示します。即ち、バイオフィルム形成の初期段階を阻害することが期待されます。
※ in vitro 試験にて確認

バイオフィルム形成のプロセス

1

細菌の付着

2

コロニー形成3

バイオフィルム形成

図２. バイオフィルム形成のプロセスイメージ

AG-PROTEX

4

の抗菌性

3

細菌付着阻害試験
A G - P R O T E X の 細 菌 付 着 阻 害 能 を 評 価したところ、H A 表 面 は 細 菌（ M R S A 、白 色 部 ）に覆わ れており、細 菌 被 覆 率 は 8 8 ％でした。一 方、A G - P R O T E X の 表 面で は、細 菌 被 覆 率 は９ ％と少 なく、A G - P R O T E X は 細 菌 付 着 阻 害 効 果を有 することが 確 認されました（図 ３）。
（文献6）

HA

AG-PROTEX
細菌培養前細菌培養後（白色部が細菌層）
図３．細菌付着阻害試験結果【試験概要】A G - P R O T E X および H A 試 験片（直 径 2 0 m m）へ 1 0 5 C F U（コロニ ー 形 成 単 位）の M R S Aを接種し、37℃、24時間培養後、PBS（リン酸緩衝生理食塩水）で洗浄して浮遊菌を洗い流した。
洗浄後の試験片を乾燥後、試験片上の生菌のコロニーを光学顕微鏡にて観察し、画像解析を行って細菌被覆率（試験片表面において生菌のコロニーで覆われている部分の面積割合）を算出した。図3で白色の部分が細菌のコロニーである。

5AG-PROTEX

バイオフィルム形成阻害試験
AG-PROTEXのバイオフィルム形成阻害能を評価したところ、バイオフィルムの平均被覆率は、培養１日でHA表面は21.2％でした。一方、AG-PROTEXの表面は8.8％でした。培養期間３日
ではAG-PROTEXはHAに対してバイオフィルム被覆率の有意な低下を認めなかったものの、３日を 除く前 後 の 培 養 期 間で は 、い ず れ の 期 間 に お いてもA G - P R O T E X は H A に 対してバイオフィルム被覆率を有意に低下させることを確認しました。従って、これら各培養期間の試験結果全体の傾向から判断し、AG-PROTEXは培養期間３日を含む28日までの間、バイオフィルム形成阻害効果を有しているものと考えました（図４）。
培養期間３日の結果については、他の培養期間の結果の傾向と比べて、HAのバイオフィルム被覆率が相対的に低く、異なる傾向を示しましたが、原因の特定は困難でした。
なお、培養期間３日のみの追加試験において、A G - P R O T E X のバイオフィルム被覆率はHA

平均被覆率（BCR※）（％）（平均±標準偏差）の場合よりも統計学的に有意に低いことを確認しました。

１００８０＊

＊

714＊

■ HA
■ AG-PROTEX

６０４０＊

２００13

培養日数（日）28＊P<0.01（t 検定）※BCR(Bioﬁlm Coverage Rate)：試験片表面においてバイオフィルムで覆われている部分の面積割合

図４．バイオフィルム形成阻害試験結果（社内データ）（n＝３５）【試験概要】A G - P R O T E X および H A 試 験片（直 径 1 4 m m）へ 1 0 5 C F U の M R S Aを接 種し、3 7 ℃、1 時 間培 養 後、P B Sで 洗 浄して浮 遊 菌を洗 い 流した。その 後、試 験片を2 枚また は 3 枚 ず つ 牛 血 清
1 5 m L の 入ったシャーレ（直 径 9 0 m m）内 に設 置し、スターラーで 撹 拌（6 0 r p m）しな がら、3 7 ℃で 最 長 2 8日間 培 養した。な お 培 養 期 間 中、2 〜 3日おきに 培 地を交 換した。所 定 期 間培 養 終了 後 の 試 験 片 を 回 収し、P B S で 洗 浄して浮 遊 菌 を 洗 い 流した 後 、蛍 光 染 色 液 にてバイオフィルムを染色した。試験片表面のバイオフィルムを蛍光顕微鏡で観察し、画像解析率を算出した。
を行ってバイオフィル ム被 覆 率を算出した。

AG-PROTEX

6

の抗菌性

3

AG-PROTEXの抗菌スペクトルi n v i tro の J I S 抗 菌 試 験 の 結 果、感 染 症の原因となる下記６種類の細菌に対して抗菌性を有していることが 確 認 され ています 。更 に 、M R S A に つ い ては 1 4日間 の 試 験 が 実 施 され（文 献 2、7）
抗 菌 性 が 持 続 することが 確 認されました（表２）。

表２．抗菌性を確認した細菌

細菌名称

抗菌性

メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）

あり

黄色ブドウ球菌

あり

表皮ブドウ球菌あり

緑膿菌あり

メチシリン耐性表皮ブドウ球菌（MRSE）あり

大腸菌あり【試験概要】J I S Z 2 8 0 1 規 格 を参 考としたフィル ム 密 着 法 抗 菌 試 験を行った。A G - P R O T E X および H A試験片（縦50mm、横50mmの角板）へ10 5 CFUの細菌を接種後、試験片表面をポリエチレンフィルム（縦 4 0 m m、横 4 0 m m）で 覆 い、3 7 ℃、2 4 時 間 培養した。培養終了後、ボルテックスにて試 験片およびフィル ム上 の 生 菌を回 収した。平 板 法 にて生 菌 数を測 定した 後、下 記 の式 に従って抗 菌 活 性 値 ( R )を計 算した。
R = (HA試験片の生菌数の対数の平均値) ー（AG-PROTEX試験片の生菌数の対数の平均値）「抗菌性あり」と判定した。抗菌活性値が2以上
JIS Z 2801規格に基づき、Rが2以上のとき、とは、細 菌を9 9 ％以上 殺 菌 することを意味する。

7AG-PROTEXAG-PROTEXの抗菌性試験（文 献8）
骨内抗菌試験（ラット脛骨モデル）

AG-PROTEXの骨内における抗 菌 性 を 評 価し た ところ 、術後24時間〜72時間において、AG-PROTEXの生菌数はHAに比べて有意に少なく、AG-PROTEXが生体内でも抗菌性を発揮することが確認されました（図５）。

平均生菌数（平均±標準偏差）
（CFU）

（万）

＊807060■ HA50■ AG-PROTEX

403020100＊＊24h48h72h

経過時間＊P<0.05図５．骨内抗菌試験結果（n=5）
【 試 験概 要 】
1 0 週 齢 の S D ラット の 脛 骨 骨 髄 腔 にドリリン グし 、1 0 2 C F U の M R S A 菌 液 を 注 入 後 、AG-PROTEXおよびHA試験片（直径1mm、長さ20mm）を挿入して閉創した。術後24時間、48時間、72時間にて試験片の入った脛骨を取り出し、粉砕および超音波洗浄にて生菌を回収した後、平板法にて生菌数を測定した。

以上の結果から、AG-PROTEXは、抗菌スペクトルの広い銀を溶射被膜中に含有することにより、細菌付着を阻害し、細菌によるバイオフィルム形成を抑制することが確認され、生体内において抗菌性を発揮することが期待できます。

AG-PROTEX

8

の骨伝導性4

AG-PROTEXの骨内固定力
AG-PROTEXの溶射層の骨内固定力を Push Out 試験で確認した結果、AG-PROTEXはHAと同等の骨内固定力を有することが確認されました（図６）。

押し出し荷重（N）（平均±標準偏差）

400

n.s.

350

n.s.

300
250

■ 4W

200

■ 8W

150

＊100500

HA

AG-PROTEX

n.s.：有意差なし

図６．骨内固定力試験結果（社内データ）（n=7 or 8）【 試 験 概要 】
７〜９週齢の日本白色ウサギ大腿骨の骨幹部にドリリングし、AG-PROTEXおよびHA試験片を大腿骨の長軸に対して垂直に埋入した。術後４週および８週にて試験片を含む大腿骨部を採取し、Push Out 試験にて押し出し荷重を評価した。即ち、大腿骨部を専用冶具に固定し、万能試験機にて試験片に一定速度で荷重を加え、試験片の骨内固定が破断する最大の押し出し荷 重を 測 定した 。

9AG-PROTEX

骨内インプラント試験
ウサギ脛骨内埋植試験にてAG-PROTEXの骨伝導性を評価したところ、HA、AG-PROTEX共 にコーティング 層 の 表 層 に 新 生 骨 が 形 成され、結 合 状 態も各 所 に 認 められることから、AG-PROTEXはHAと同様に優れた骨伝導性能を有するものと考えられます（図７）。

HAAG-PROTEX

図７．埋入後4週の組織観察像（社内データ）【 試 験概 要 】
７〜９週齢の日本白色ウサギの脛骨骨幹部に貫通孔を形成し、AG-PROTEXおよびHA試験片（円柱面にコーティングを行った円柱状試験片）を埋入した。
術 後 ４ 週 に て 試 験 片 を 含 む 脛 骨 を 採 取し、樹 脂 包 埋 による非脱灰標本を作製した。
トルイジンブルー染色後、光学顕微鏡にて観察した。
以上 の 結 果 から、A G - P R O T E X は、従 来 の H Aコーティングと以上 の 結 果 から、A G - P R O T E X は、従 来 の H Aコーティングと同等の骨伝導性及び骨固定性を有することが確認され、生体内同等の骨伝導性及び骨固定性を有することが確認され、生体内において、銀による抗菌性とHAによる骨伝導性、骨固定性を両立において、銀による抗菌性とHAによる骨伝導性、骨固定性を両立することが期 待できます。
することが期 待できます。

AG-PROTEX

10の安全性5生物学的安全性
厚生労働省より「医療機器の製造販売承認申請等に必要な生物学的安全性評価の基本的考え方について」（平成24年3月1日付け薬食機発0301第20号）が発出されています。
この通知および国際規格ISO10993-1：2009に基づき、AG-PROTEXの生物学的安全性試験を実 施しています。この 結 果、下 記 の 全ての 試 験 に お いて、各 種 の 毒 性 は 認 められませんでした（表 ３）。
表３．生物学的安全性試験結果実施した試験項目

細胞毒性試験
刺激性試験（皮内反応）
皮膚感作性試験

毒性無し
適合皮膚感作性無し

遺伝毒性試験（復帰突然変異）

陰性

遺伝毒性試験（染色体異常）

陰性

全身毒性（急性および亜急性）

毒性無し

埋植試験（骨内）

11 AG-PROTEX

試験結果

組織傷害性を示さない

血清中銀濃度の推移（文献9）

A G - P R O T E X 処 理を施した 製 品を使 用した 初 回 人 工 股 関 節 置 換 術 症 例（2 0 例）の 血 清 中における銀濃度を測定したところ、各測定時期における中央値は術後２週目をピークとして、徐々に低下していることが確認されました（図８）。
また、経過観察中、アルギリア症（銀皮症）および製品に起因する不具合は認められません
でした。

6.０

血清中銀濃度（ng/mL）

5.０

4.０

3.０

2.０

1.０

0.０

Pre

3D

1W

2W

3M

6M

1Y

術後経過時間※各測定時期における中央値を◆でプロットした

図８．血清中銀濃度測定結果【まとめ】
以上、AG-PROTEXの抗菌性、骨伝導性及び安全性の結果から、A G - P R O T E X は、抗 菌 性と骨 伝 導 性を両 立 することに 加えて、従来の製品と同様の安全性を有する表面処理技術であると考えられます。

AG-PROTEX

12

【参考文献】
1. 骨・関節術後感染予防ガイドライン2015

改訂第2版

南江堂

2015年5月1日発行

2. 松下和彦他：整形外科領域の周術期感染予防．
日本化学療法学会雑誌. Vol.60, No.3 : 319-326, 2012
3. Nakashima Y et al : Results at a minimum of 10 years of follow-up for AMS and PerFix HA-coated cementless total hip arthroplasty:
impact of cross-linked polyethylene on implant longevity. J Orthop Sci, 18, 6 : 962-968, 2013
4. Noda I et al : Development of Novel Thermal Sprayed Antibacterial Coating and Evaluation of Release Properties of Silver Ions.
J Biomed Mater Res B Appl Biomater, 89 : 456-465, 2009
5. 吉野槇一：人工膝関節の合併症−治療と対策−

金原出版

2006年5月15日発行

6. Ando Y et al : Calcium phosphate coating containing silver shows high antibacterial activity and low cytotoxicity and inhibits bacterial adhesion.
Materials Science and Engineering C, 30 : 175-180, 2010
7. Noda I et al : Next Generation type Silver-containing Hydroxyapatite Coating. ORS 2015 Annual Meeting . Poster No: 1906
8. Akiyama T et al : Silver Oxide-Containing Hydroxyapatite Coating Has In vivo Antibacterial Activity in the Rat Tibia. J Orthop Res, 31, 8 : 1195-1200, 2013
9. Eto S et al : First Clinical Experience With Thermal-Sprayed Silver Oxide-Containing Hydroxyapatite Coating Implant. J Arthroplasty, 2016 Jul;31(7):1498-503

13 AG-PROTEX

Resitageボックスケージ [医療機器承認番号：23100BZX00072000]
AG-PROTEX PC HIPステム [医療機器承認番号：23100BZX00017000]
AG-PROTEX HIPシステム [医療機器承認番号：22700BZX00259000]

AG-PROTEX

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