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Functionalization of organic-inorganic hybrids for artificial bone materials

Research Project

Project/Area Number 16K05798
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionSophia University

Principal Investigator

Takeoka Yuko  上智大学, 理工学部, 教授 (50338430)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords有機無機ハイブリッド / 人工骨 / 生分解性高分子 / 有機-無機ハイブリッド材料 / 生体材料 / リン酸カルシウムセラミックス
Outline of Final Research Achievements

In this study, we prepared composites of hydroxyapatite HAp and biodegradable polymer PLLA for application to artificial bone material. The PLLA/HAp composites obtained by in-situ synthesis of PLLA in porous HAp having communicating holes has the same strength as that of living bone, and shows good cell proliferation. On the other hand, the interface adhesion between HAp and PLLA was low, and when embedded in a biosimilar environment, PLLA flowed out from the complex, resulting in a problem of an early decrease in mechanical strength. As a result of studying the improvement of interfacial adhesion using a multi-hydroxy compound and diisocyanate, a material which maintains strength for a necessary period is obtained, and even if the bending strength becomes higher, the elastic modulus does not increase excessively. A material suitable for the applied strength of the artificial bone material was obtained.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、様々な生体組織代替材料が開発され、その応用範囲が広がっている。平均寿命の延びにつれて、機能が低下、喪失した骨、及び関節などを人工骨、人工関節で補う機会も増加しつつある。生分解性高分子の体内での分解に伴い、骨芽細胞が侵入して置き換わる人工骨材料として、PLLA/HApを選択し、本研究では早期の強度低下を抑制することに成功した。患者によって必要とする強度やポリマーの保持期間がことなるため、これらの強度維持の期間を調節できた意義は大きい。さらに柔軟な生分解性高分子の導入による、軟骨材料への応用が将来的に期待できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 人工骨材料への応用を目指した,バイオセラミックス中における生分解性高分子のIn-situ重合2019

    • Author(s)
      竹岡裕子,陸川政弘
    • Journal Title

      Bioindustry

      Volume: 36 Pages: 50-57

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Microwave-assisted fabrication of poly(L-lactic acid)/hydroxyapatite composites as artificial bone materials2016

    • Author(s)
      Y. Takeoka, K. Arai, M. Yoshizawa-FUjita, M. Aizawa, M. Rikukawa
    • Journal Title

      Research & Reviews: Journal of Microbiology and Biotechnology

      Volume: 5 Pages: 1-4

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Preparation of porous materials using biodegradable polymers and application to scaffold materials (III)  -Biodegradability of poly(L-lactic acid) monolith-2019

    • Author(s)
      MUKAI, Marika; FUJITA, Masahiro; TAKEOKA, Yuko; RIKUKAWA, Masahiro
    • Organizer
      日本化学会第99回春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ウレタン結合を有する生分解性高分子/セラミックスを用いた人工骨材料の作製(Ⅲ)2018

    • Author(s)
      齋藤美佳・藤田正博・竹岡裕子・陸川政弘
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 生分解性高分子を用いた多孔質材料の作製と足場材料への応用 (I) - NIPS法を用いたポリ乳酸の多孔化-2018

    • Author(s)
      向井万里香・藤田正博・竹岡裕子・陸川政弘
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 生分解性高分子を用いた多孔質材料の作製と足場材料への応用 (Ⅱ) - ポリ乳酸モノリスの細胞増殖性-2018

    • Author(s)
      向井万里香・藤田正博・竹岡裕子・陸川政弘
    • Organizer
      第8回CSJ化学フェスタ
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of PLLA/HAp composites with urethane bond (IV)2018

    • Author(s)
      Mika Saito, Masahiro Yoshizawa-Fujita, Yuko Takeoka, Masahiro Rikukawa
    • Organizer
      256th ACS national meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ウレタン結合を有する生分解性高分子/セラミックスを用いた人工骨材料の作製(II)-ウレタン結合の導入量による機械的特性の制御-2018

    • Author(s)
      齋藤美佳・藤田正博・竹岡裕子・陸川政弘
    • Organizer
      第98回日本化学会春季年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ウレタン結合を有する生分解性高分子/セラミックスを用いた人工骨材料の作製(I)-機械的強度及び界面接着性評価-2017

    • Author(s)
      齋藤美佳・藤田正博・竹岡裕子・陸川政弘
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] セラミックス中における生分解性高分子のIn-situ合成と人工骨材料への応用2017

    • Author(s)
      竹岡裕子・佐藤信吾・齋藤美佳・藤田正博・陸川政弘
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] エレクトロスピニング法による生分解性なのファイバーの作製ー細胞増殖性の評価ー2016

    • Author(s)
      大木本美玖、藤田正博、竹岡裕子、陸川政弘
    • Organizer
      バイオマテリアル学会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-21
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  • [Presentation] 高強度低弾性率を有する人工骨材料の作製と評価(I)ポリ乳酸とポリカプロラクトンのブロック共重合化の効果2016

    • Author(s)
      寺門亮太、藤田正博、竹岡裕子、陸川政弘
    • Organizer
      第65回高分子年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2016-05-25
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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