骨修復のための温度応答型リン酸カルシウム自己硬化性材料

• Project/Area Number: 16650110
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 大槻 主税 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (00243048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷原 正夫 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (50294286) ; 尾形 信一 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (00314542) ; 上高原 理暢 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (80362854)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2004: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 温度応答性 / リン酸カルシウム / 自己硬化 / 生活活性 / ペースト / 生体活性

Research Abstract

従来のセラミックス系骨修復材料は、高い組織親和性や生体活性を示す反面、成形が困難で、手術室で成形し難い問題がある。近年、リン酸カルシウム粉末と水を反応させて硬化する骨修復用ペーストが実用化され、その有用性が認識されてきた。ただし、従来のリン酸カルシウムペーストには、手術の現場で、水と粉末を混ぜ合わせ均一な混合物を作る手間が必要であった。これに対して、温度応答性により硬化する材料が得られれば、手術室で煩雑な操作を必要としない画期的な自己硬化性骨修復材料になると期待される。本研究では、室温で流動性を示すペーストとして提供され、体温付近で自己硬化して、骨組織と結合する材料を創成するための基礎的指針を明らかにすることを目的とする。
昨年度、メチルセルロースと塩化ナトリウムを溶解した水溶液が、温度を上げるとゲル化することを明らかにした。この知見をもとに、この水溶液と骨の無機成分である水酸アパタイトの粉末を混合した。粉末の量が多くなるにつれて試料の粘度が大きくなる傾向が見られた。試料は、室温付近で流動性を示した。これを、50℃から100℃に保持すると、流動性がなくなり、硬化した。従って、水酸アパタイトなどのリン酸カルシウムと、メチルセルロースなどの温度応答性高分子水溶液を混合すれば、温度に応答して自己硬化して、骨組織と結合するペーストが得られると期待される。現段階では、体温付近でも試料の流動性は小さくなるもののその硬化は不十分であるので、今後硬化が体温付近でも十分に進行するような試料の作製条件を検討していく必要がある。