• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of tough hybrid materials by regulated crystallization of hydroxyapatite inspired by bone formation

Research Project

Project/Area Number 17K05982
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Organic and hybrid materials
Research InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

Mizutani Tadashi  同志社大学, 理工学部, 教授 (40229696)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 廣田 健  同志社大学, 理工学部, 教授 (30238414)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords複合材料 / 高分子 / バイオセラミックス / 力学的性質 / エコマテリアル / ヒドロキシアパタイト / 多糖類 / 機械材料 / 複合材料・物性 / 機械材料・材料力学 / 結晶成長 / 共沈法 / バイオミネラリゼーション / 有機―無機複合材料 / 有機―無機複合化 / 成型 / 機械加工 / 高分子合成 / 合成化学
Outline of Final Research Achievements

Water-soluble polymers such as ethylene-vinyl alcohol copolymer and starch was hybridized with hydroxyapatite by co-precipitation from aqueous solutions. The hybrid powder was densified with uniaxial press at 120 oC at 120 MPa to prepare test blocks. These test blocks showed flexural strength up to 80 MPa and elastic modulus up to 4.5 GPa, and some showed stronger than plastics. Hybrid prepared from starch showed larger elastic modulus than that prepared from synthetic polymer such as ethylene-vinyl alcohol copolymer, showing that the rigid polymer structure lead to tough hybrid blocks.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

骨や歯などのバイオセラミックスは、軽くて剛性が高い(弾性率が大きい)という特性があり、しかも、環境に負荷をかけない(廃棄してもすぐに分解される)という性質があるので、このようなものを人工的につくることができれば新しいエコ材料として非常にインパクトが大きい。本研究では、水に溶ける高分子(天然の高分子と石油由来の高分子)の表面で骨の無機成分であるヒドロキシアパタイト(リン酸カルシウム)を結晶化させ、両者が分子レベルで複合化した材料の合成を行った。その結果、プラスチックなどを超える力学性能をもつ複合材料の合成に成功した。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Development of tough hybrid materials by regulated crystallization of hydroxyapatite inspired by bone formation2020

    • Author(s)
      Tadashi Mizutani
    • Journal Title

      Impact

      Volume: 2020 Pages: 27-29

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Co-precipitation of tapioca starch and hydroxyapatite. Effects of phosphorylation of starch on mechanical properties of the composites2019

    • Author(s)
      Kohei Okuda, Ken Hirota, Tadashi Mizutani and Yasuhiro Aoyama
    • Journal Title

      Results in Materials

      Volume: 3 Pages: 100035-100035

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 多糖類とヒドロキシアパタイトからなるバイオマスハイブリッド材料の機械的性質2020

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      第100回日本化学会春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高靱性材料の合成を目指したアルギン酸とヒドロキシアパタイトの複合化2020

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐水性をもつ高靭性機械材料の合成を目指したカルボキシ基含有ポリエチレンテレフタラートとヒドロキシアパタイトの複合化2019

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐水性をもつ高靭性機械材料の合成を目指したエチレンービニルアルコール共重合体とヒドロキシアパタイトの複合化2019

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      第10回日本複合材料会議(JCCM-10)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] リン酸基含有タピオカデンプンとヒドロキシアパタイトからなるカーボンニュートラルなバイオマスハイブリッド機械材料の合成2019

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      日本材料学会第68期学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 水溶性高分子中でのヒドロキシアパタイトの結晶成長2019

    • Author(s)
      金鏡洙、奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      日本セラミックス協会関西支部第14回学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐水性をもつ高靱性ハイブリッド材料の合成を目指したカルボキシ基含有ポリエチレンテレフタラートとヒドロキシアパタイトの複合化2019

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      日本セラミックス協会関西支部第14回学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] CRYSTALLIZATION OF HYDROXYAPATITE ON WATER-SOLUBLE POLYMER. A BIOMIMETIC APPROACH TO HYBRID MATERIALS2019

    • Author(s)
      Tadashi Mizutani
    • Organizer
      International Conference. Mechanisms and Non-Linear Problems of Nucleation and Growth of Crystals and Thin Films (MGCTF 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エチレン-ビニルアルコール共重合体とヒドロキシアパタイトの複合化2019

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      第44回日本複合材料シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高靭性ハイブリッド機械材料の合成を目指したホスホン酸基含有コポリマーとヒドロキシアパタイトの複合化2019

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高靭性機械材料の合成を目指したTEMPO酸化セルロースナノファイバーとヒドロキシアパタイトの複合化2019

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義、林孝幸
    • Organizer
      日本材料学会若手学生研究発表会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高靱性ハイブリッド機械材料の合成を目指したホスホン酸基含有コポリマーとヒドロキシアパタイトの複合化2018

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      第49回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会(名古屋)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高靱性ハイブリッド機械材料の合成を目指したホスホン酸基含有コポリマーとヒドロキシアパタイトの複合化2018

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      日本材料学会関西支部 第13回若手シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 耐水性をもつ高靭性機械材料の合成を目指したカルボキシ基含有ポリエチレンテレフタラートとヒドロキシアパタイトの複合化2018

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 耐水性をもつ高靭性機械材料の合成を目指したエチレンービニルアルコール共重合体とヒドロキシアパタイトの複合化2018

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      第10回日本複合材料会議(JCCM-10)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] リン酸基含有タピオカデンプンとヒドロキシアパタイトからなるカーボンニュートラルなバイオマスハイブリッド機械材料の合成2018

    • Author(s)
      奥田耕平、水谷義
    • Organizer
      エコマテリアル研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高靭性ハイブリッド機械材料の合成を目指したリン酸基含有コポリマーゲル内でのヒドロキシアパタイトの結晶化2017

    • Author(s)
      奥田 耕平・水谷 義
    • Organizer
      日本化学会春季年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 有機-無機複合材料、有機-無機複合成形物及び有機-無機複合材料の製造方法2019

    • Inventor(s)
      水谷義、奥田耕平、神野和人、林孝幸
    • Industrial Property Rights Holder
      水谷義、奥田耕平、神野和人、林孝幸
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-150284
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 有機―無機複合材料、有機―無機複合成形物、有機―無機複合材料の製造方法および有機―無機複合成形物の製造方法2019

    • Inventor(s)
      水谷義、奥田耕平、沼本佑介
    • Industrial Property Rights Holder
      水谷義、奥田耕平、沼本佑介
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-031837
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi