チタン/生体組織相互作用における水和相の役割理解と応用
Publicly Offered Research
| Project Area | Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions |
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| Project/Area Number |
20H05225
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
松本 卓也 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (40324793)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | チタン / 生体界面 / 接着 / 水和相 / 水素結合 / 生体分子 / 接着性 / 親水性 / 疎水性 |
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| Outline of Research at the Start |
チタン表面は生体組織/分子との相関における水の役割を検討するモデル材料として有望である。また、この理解は生体材料の これまでにない新機能創出につながる。本研究では表面修飾により様々な水和相をチタン表面に構築し、その構築表面の特性と生体分子との相互作用を検討する。これらを総合的に評価することでチタンと生体分子との相互作用における水和相の本質的な役割を明確にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
チタン系金属材料、特に、Ti-6Al-4Vという整形外科領域でも使用されるチタン合金に関しても、純チタンの場合と同様、同じ化学処理により生体組織への接着能力が高まるのかについて検討を進めた。その結果、純チタンの場合よりも低い接着力を示すことが明らかとなった。この理由として全体のチタン量の減少にともなう水素化チタン量の絶対量の減少が考えられた。また、被着材同士の接着面積向上や凹凸構造の付加を目指し、サンドブラスト処理を行うことで、マルチスケールの凹凸構造作製ならびに表面積の増加に成功し、結果として、２倍以上の接着強さ獲得につながった。この接着強さは、現在使用されている生体組織接着剤として最も高い接着力を示すシアノアクリレート系接着剤と同等の接着強さであり、高い実用性が期待できる。また、使用する合金の種類、化学修飾の程度、物理修飾の程度により、その接着強さを約10 kPaから100 kPaの範囲で制御できることが示された。
このチタン接着材の接着メカニズムは骨形成過程における無機アパタイトと基質有機質との接着に相関性があることから、無機アパタイトと生体組織との接着時における機械的特性の変化ならびに水分含有量、水和相割合の変化などを検討した。その結果、水分含有量に基づく、生体軟組織の機械的特性変化が明確になった。これらの結果は、これまでにない無機/有機複合体の提案につながるものと期待できる。
これら研究に関して、本年度はこれまでのところ2件の原著論文発表、１件の総説論文発表、2件の招待講演を行った。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
