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軟骨形成を促進するバテライト含有ポリ乳酸系ハイブリッドビーズの設計

Research Project

Project/Area Number 11J08842
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

中村 仁  名古屋工業大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsケイ酸イオン / カルシウムイオン / 徐放 / シロキサン / バテライト / 非晶質炭酸カルシウム / パテライト / γ-ポリグルタミン酸カルシウム
Research Abstract

ケイ酸・カルシウムイオン徐放型の軟骨修復材料の作製と、その基礎となる科学を明らかにすることをめざし、上記イオンの徐放担体であるシロキサン含有ベテライト(SiV)粒子中のアミノシロキサン含有割合による結晶配向性、化学耐久性制御について調査を行った。
シロキサン源としてアミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)のみ、および30~100mol%をテトラエトキシシラン(TEOS)に置換した混合シランを用い、SiV粒子を合成した。得られた粒子は全て約2~3wt%のシロキサンを含有した球状二次粒子であった。^29Si MAS-NMRにより、これらはAPTEs、TEosそれぞれに由来するシロキサンを仕込み比とほぼ同率で含有しており、T^1, T^2, Q^2, Q^3種に由来するシラノール基を豊富に含むことを明らかにした。
各XRDパターンから、APTES含有率が0~75mol%まで増加することに伴いI(004)/1(110)のピーク積分面積比(c/ab面比率)が増加することを見出した。またシリコン内部標準に対する各粒子のバテライト(112)面のピーク積分面積比はAPTES含有率に伴い減少し、非晶質炭酸カルシウムが増加することを見出した。
上述のSiVを生理pH緩衝溶液に浸漬した際、初期2hまでのケイ酸イオン溶出量、および浸漬24h後の総溶出量はAPTESの添加比率に伴って増加した。APTES由来のシロキサンはアミノ基の塩基性自己触媒作用により加水分解が早期に進行し、これらが初期のケイ酸イオン濃度増加に寄与すると考えられる。APTES : TEOS=70:30 (mol ratio)のSiVではカルシウムイオンの特異的な徐放を示す一方、他のSiVでは浸漬初期30minでの急激な濃度上昇を示すことを明らかにした。
これらより、(i)シロキサン中のアミノ基がバテライト一次粒子のc面へのシロキサン配位に主に寄与していること、(ii)SiV中のバテライトの溶解は結晶配向性、シロキサンの化学耐久性の2つに律速されることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

前年度の研究項目であったシロキサン含有バテライト粒子中の炭酸カルシウムの安定化機構に関する知見をもとに、シロキサン-バテライトの界面構造におけるアミノ基の寄与について説明することに成功した。さらに、結晶配向性の発現メカニズム、およびこれを応用した化学耐久性制御手法について、J. Mater. Chem. 2報、J. Ceram. Soc. Japan 1報としてまとめ報告することに至った。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Enhancement of crystalline plane orientation in silsesquioxane-containing vaterite particles towards tuning of calcium ion release2014

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Toshihiro Kasuga
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry B

      Volume: 2 Issue: 9 Pages: 1250-1254

    • DOI

      10.1039/c3tb21571g

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tracking the Formation of Vaterite Particles Containing Aminopropyl-Functionalized Silsesquioxane and Their Structure for Bone Regenerative Medicine2013

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Gowsihan Poologa sundarampillai, Julian R. Jones, Toshihiro Kasuga
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry B

      Volume: 1 Issue: 35 Pages: 4446-4454

    • DOI

      10.1039/c3tb20589d

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of siloxane-containing vaterite particles with red-blood-cell-like morphologies and incorporation of calcium-salt polylactide for bone regenerative medicine2013

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Toshihiro Kasuga
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 121 Issue: 1417 Pages: 792-796

    • DOI

      10.2109/jcersj2.121.792

    • NAID

      130004480214

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Induction of hydroxycarbonate apatite formation on polyethylene or alumina substrates by spherical vaterite particles deposition2012

    • Author(s)
      Akiko Obata, Daiki Hasegawa, Jin Nakamura, Julian R. Jones, Toshihiro Kasuga
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering : C

      Volume: 32 Issue: 7 Pages: 1976-1981

    • DOI

      10.1016/j.msec.2012.05.028

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Silicate and Calcium Ions Releasing Biomaterials For Bone Reconstruction2012

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Akiko Obata, Julian R.Jones, Toshihiro Kasuga
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 493-494 Pages: 561-565

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.493-494.561

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アミノ修飾シロキサンによるバテライトの結晶配向化とその溶解挙動2014

    • Author(s)
      中村仁, 前田浩孝, 小幡亜希子, 春日敏宏
    • Organizer
      日本金属学会2014年度春季大会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2014-03-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhancement of crystalline plane orientation in silsesquioxane-containing vaterite particles towards tuning of calcium ion release2014

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Toshihiro Kasuga
    • Organizer
      3^<rd> Intemational Symposium on Ceramics Nanotune Tec㎞ology
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2014-03-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Preparation of siloxane-containing calcium carbonate particles consisting of c-face oriented vaterite and their dissolution behaviors2013

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Toshihiro Kasuga
    • Organizer
      13^<th> Asian BioCeramics Symposium
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2013-12-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 結晶配向性シロキサン含有バテライト粒子の作製とその溶出挙動2013

    • Author(s)
      中村仁, 前田浩孝, 小幡亜希子, 春日敏宏
    • Organizer
      日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      信州大学
    • Year and Date
      2013-09-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of carbonate addition on the dissolution behaviour of calcium-salt poly(γ-glutamic acid)/silica hybrid hydrogel for cartilage reconstruction2013

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Gowsihan Poologasun-darampillai, Daming Wang, Julian R. Jones, Toshihiro Kasuga
    • Organizer
      13^<th> Conference of the European Ceramic Society
    • Place of Presentation
      Limoges, France
    • Year and Date
      2013-06-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ細孔を有した赤血球形シロキサン含有バテライトの作製2013

    • Author(s)
      中村仁, 前田浩孝, 小幡亜希子, 春日敏宏
    • Organizer
      日本金属学会2013年度春季大会
    • Place of Presentation
      東京理科大学
    • Year and Date
      2013-03-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボネート添加に伴うポリグルタミン酸カルシウム/シリカハイブリッドハイドロゲルの溶解挙動変化2013

    • Author(s)
      中村仁, 春日敏宏, Gowsihan Poologasundarampillai, Julian R. Jones
    • Organizer
      日本セラミックス協会2013年年会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2013-03-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of Carbonate Addition on the Dissolution Behavior of Calcium-salt Poly(γ-glutamic acid)/Silica Hybrid Hydrogel2013

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Gowsihan Poologasundarampillai, Julian R. JONES, Toshihiro KASUGA
    • Organizer
      2nd International Symposium on Ceramics Nanotune Technology
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2013-03-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of carbonate on the dissolution behavior of calcium-salted γ-poly(glutamic acid)/ siloxane hybrid hydrogel2012

    • Author(s)
      J. Nakamura, T. Kasuga, G. Poologasundarampillai, J. R. Jones
    • Organizer
      5th International Workshop on Advanced Ceramics
    • Place of Presentation
      Imperial College London, UK
    • Year and Date
      2012-09-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Preparation of siloxane containing PLLA/calcium carbonate hybrid materials for bone regeneration2012

    • Author(s)
      Jin Nakamura, Gowsihan Poologasundarampillai, Julian R. Jones, Toshihiro Kasuga
    • Organizer
      UK Society for Biomaterials Annual Conference 2012
    • Place of Presentation
      University of Nottingham, UK
    • Year and Date
      2012-06-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] バテライト粒子中でのシロキサンの存在状態と溶出挙動2011

    • Author(s)
      中村仁、前田浩孝、小幡亜希子、春日敏宏、太田義夫
    • Organizer
      日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2011-09-07
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://ebm.web.nitech.ac.jp/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://ebm.web.nitech.ac.jp/PB/top.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://nitzy.mse.nitech.ac.jp/~kasugalab/index.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ケイ素およびカルシウム溶出性炭酸カルシウム及びその製造方法2011

    • Inventor(s)
      中村仁, 春日敏宏
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人名古屋工業大学
    • Industrial Property Number
      2011-193418
    • Filing Date
      2011-09-06
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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