| Project/Area Number |
23K25202
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| Project/Area Number (Other) |
22H03948 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | Institute of Science Tokyo (2024)
Tokyo Medical and Dental University (2022-2023) |
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Principal Investigator |
Yokoi Taishi 東京科学大学, 総合研究院, 准教授 (00706781)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関野 徹 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20226658)
長谷川 智香 北海道大学, 歯学研究院, 准教授 (50739349)
後藤 知代 大阪大学, 高等共創研究院, 准教授 (60643682)
江川 聡 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座講師 (90934943)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
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| Keywords | 人工骨 / リン酸八カルシウム / 靭性 / 熱分解カーボン / 層状構造 / 骨修復材料 / 高靭性 / 芳香族カルボン酸 / 損傷許容性 / アパタイト / イソフタル酸 |
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| Outline of Research at the Start |
セラミックス製バイオマテリアルの一つに骨修復材料がある。ヒドロキシアパタイト焼結体は生体内で分解吸収されない骨修復材料である。このような材料は、長期間に渡って荷重を支え続ける必要があるため、脆性破壊に対する耐性は不可欠である。セラミックス材料中に層状構造を形成することによってき裂を誘導することで材料の脆性破壊を抑制できることが知られている。そこで本研究ではカルボン酸含有リン酸八カルシウムを出発原料に用い、き裂の直進を妨げる層状構造を導入した損傷許容性に優れるセラミックス骨修復材料の作製し、得られた材料の機械的性質ならびに生物学的性質を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we aimed to develope ceramic artificial bones that would not break, and attempted to achieve this goal by a self-organizing structure inspired by nacre. Specifically, plate-shaped crystals of organically modified layered calcium phosphate were pressure-molded to create an oriented structure. This was then sintered in an inert atmosphere to obtain a calcium phosphate/pyrolytic carbon composite. This material exhibited such excellent damage tolerance that it would not break even when a nail was hammered into it. Furthermore, we demonstrated that the material produced in this study has better cytocompatibility than conventional materials. It is highly anticipated that these research results will serve as guidelines for the development of next-generation ceramic artificial bones.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
超高齢社会を迎えた日本においては健康寿命の延伸に貢献する材料の開発は大変重要である。本研究ではそのような材料として人工骨に着目し、その弱点であった脆性の克服に取り組み、これを解決する材料設計指針を確立することに成功した。これは材料科学の観点から大変大きな意義があると言える。
また、社会的な意義としては、このような損傷許容性に優れる材料は、患者や医師が安心・安全に使える材料になり得るため、従来材料の懸念点を克服したという点において社会的意義のある研究成果を得ることができたと言える。
以上のように本研究では学術的および社会的に大きな意義のある成果を得ることができた。
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