Fabrication of osteoclast-resorbable bone substitute

• Project/Area Number: 18390517
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 補綴理工系歯学
• Research Institution: Fukuoka Dental College
• Principal Investigator: MATSUYA Shigeki Fukuoka Dental College, 歯学部, 教授 (00108755)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MIYAMOTO Youji 秋田大学, 医学部, 教授 (20200214) ; NAKAGAWA Masaharu 九州大学, 歯学研究院, 講師 (80172279) ; ISHIKAWA Kunio 九州大学, 歯学研究院, 教授 (90202952) ; TAKEUCHI Akari 九州大学, 歯学研究院, 助手 (40432918)
• Project Period (FY): 2006 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥17,650,000 (Direct Cost: ¥15,400,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2008: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2007: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2006: ¥7,900,000 (Direct Cost: ¥7,900,000)
• Keywords: 炭酸アパタイト / 骨置換材 / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / 石膏 / 炭酸カルシウム / カルサイト / 水熱処理

Research Abstract

炭酸アパタイトの優れた破骨細胞吸収性に着目し、炭酸アパタイトブロックの調製法ならびにその材料学的特性、骨伝導性および吸収性を調べ、骨置換材としての有用性を検討した。石膏の硬化性を利用して任意形状のカルサイト/石膏複合硬化体のペレット状試料を作製し、各種リン酸塩水溶液中での水熱処理による炭酸アパタイトブロックの調製を試みた。水熱処理により形態変化することなく炭酸アパタイトへと転化することができた。処理後の強度は石膏含有量に依存したが、ダイアメトラル法による引張強度値で2-4MPaの値が得られた。Na塩で処理した場合に処理後の強度が最も大きくなった。XRDによる結果では、24 時間水熱処理により石膏およびカルサイトはアパタイト相へと転化していたが、一部カルサイトの残存が認められた。処理時間を延ばすことによりカルサイトも消失しアパタイトへと転化した。炭酸カルシウムのうち、カルサイトより溶解性の高いバテライトを用いた場合は、転化速度が大きくなる傾向にあった。FT-IR分析、熱分析およびCHN分析結果を総合すると、Bタイプの炭酸アパタイトが主に生成しており、アパタイト中に含まれる炭酸イオン含有量は10~22%の範囲にあり、アンモニウム塩<カリウム塩<ナトリウム塩の順に高くなっていた。また、同一塩で比較すると塩基性の高い塩ほど炭酸イオン含有量が高くなる傾向にあった。Na 塩を用いた水熱処理で得られた炭酸アパタイトブロック上での骨芽細胞の細胞付着性、細胞増殖はコントロールとしてのHAP焼結体とほぼ同程度であった。ALP活性およびオステオカルシンといった分化マーカーについては、第3リン酸ナトリウムで調製した炭酸アパタイトではHAP焼結体より有意に増加していた。一方、HAP焼結体では、破骨細胞による吸収窩は観察されなかったが、炭酸アパタイト上では吸収窩が観察され、調製した炭酸アパタイトの吸収性が確認できた。本研究結果は、任意形状の炭酸アパタイト系骨置換材の調製法として期待できることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Fabrication of B-type carbonate apatite blocks by the phosphorization of free-molding gypsum-calcite composite (2008)
  • Author(s): C. T. Zaman, A. Takeuchi, S. Matsuya, Q. H. Zaman, K. Ishikawa
  • Journal Title: Dental Materials Journal 27 Pages: 710-715
  • NAID: 110006950548
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of B-type carbonate apatite blocks by the phosphorization of free-molding gypsum-calcite composite (2008)
  • Author(s): Zaman CT, et al.
  • Journal Title: Dental Materials Journal 27 Pages: 710-715
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 炭酸アパタイト系骨補填材 (2007)
  • Author(s): 松家茂樹
  • Journal Title: 福岡歯科大学学会雑誌 33 Pages: 119-131
  • NAID: 110006436918
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 炭酸アパタイト系骨補填材 (2007)
  • Author(s): 松家 茂樹
  • Journal Title: 福岡歯科大学学会雑誌 33 Pages: 119-131
  • NAID: 110006436918
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of Carbonate Apatite Monolith by treatment of the set Gypsum containing Calcite in trisodium phosphate solution (2006)
  • Author(s): S. Matsuya, K. Udoh, M. Nakagawa, K. Ishikawa
  • Journal Title: Key Eng Mater 309-311 Pages: 125-128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Carbonate Apatite Monolith from Calcite-Gypsum Composite as Bone Substitutes (2006)
  • Author(s): C. T. Zaman, A. Takeuchi, S. Matsuya, M. Nakagawa, K. Ishikawa
  • Journal Title: Proc. 6th Asian Bioceramics Symposium Pages: 71-74
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of Carbonate Apatite Block from Gypsum by the Hydrothermal Treatment. (2006)
  • Author(s): A. Takeuchi, M. Maruta, S. Matsuya, M. Nakagawa, K. Ishikawa
  • Journal Title: Proc. 6th Asian Bioceramics Symposium Pages: 99-102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Carbonate Apatite Monolith by Treatment of Calcite in Phosphate Solutions (2006)
  • Author(s): X. Lin, S. Matsuya, A. Takeuchi, M. Nakagawa, Y. Terada, K. Ishikawa
  • Journal Title: Proc. 6th Asian Bioceramics Symposium Pages: 37-39
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Carbonate Apatite Monolith from Calcite-Gypsum Composite as Bone Substitutes (2006)
  • Author(s): C.T.Zaman, A.Takeuchi, S.Matsuya, M.Nakagawa, K.Ishikawa
  • Journal Title: Proc.6th Asian Bioceramics Symposium Pages: 71-74
• [Journal Article] Preparation of Carbonate Apatite Block from Gypsum by the Hydrothermal Treatment. (2006)
  • Author(s): A.Takeuchi, M.Maruta, S.Matsuya, M.Nakagawa, K.Ishikawa
  • Journal Title: Proc.6th Asian Bioceramics Symposium Pages: 99-102
• [Journal Article] Fabrication of Carbonate Apatite Monolith by Treatment of Calcite in Phosphate Solutions. (2006)
  • Author(s): X.Lin, S.Matsuya, A.Takeuchi, M.Nakagawa, Y.Terada, K.Ishikawa
  • Journal Title: Proc.6th Asian Bioceramics Symposium Pages: 37-39
• [Presentation] 石膏-カルサイト複合体の組成変換反応による炭酸アパタイト骨置換材の創製 (2008)
  • Author(s): 竹内あかり, ザマンタニラ, 松家茂樹, 都留寛治, 石川邦夫
  • Organizer: 第52回日本歯科理工学会学術講演会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] 炭酸アパタイト系骨置換材の調製 (2007)
  • Author(s): 松家茂樹
  • Organizer: 日本歯科理工学会九州支部夏期セミナー
  • Place of Presentation: 鹿児島市
  • Year and Date: 2007-08-24
• [Presentation] Preparation of Carbonate Apatite Block from Gypsum by Hydrothermal Treatment (2006)
  • Author(s): A. Takeuchi, M. Maruta, S. Matsuya, M. Nakagawa, K. Ishikawa
  • Organizer: 6th Asian BioCeramics Symposium 2006
  • Place of Presentation: Bangkok, Thailand