1991 Fiscal Year Annual Research Report
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03455015
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小久保 正 京都大学, 化学研究所, 教授 (30027049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 孝志 京都大学, 生体医療工学研究センター, 助教授 (10201675)
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| Keywords | 生体活性 / セメント / ガラス / 凝固 / 硬化 |
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| Research Abstract |
1.研究目的:本研究代表者らは最近、CaOとSiO_2を主成分とするガラス粉末をリン酸アンモニウム水溶液に混ぜると、数分以内に固まり、生体骨と自然に結合し、しかもポルトランドセメントの3〜4倍の圧縮強度を示す生体活性セメントが得られることを見出した。この種の材料は、手術室で任意の形状に成形できる骨修復材料として、金属や高分子材料を周囲の骨に固定するセメントとして、また薬物を所望の場所に所望の速度で放出させる薬物担体などとして有用である。本研究は、同セメントの凝固硬化機構、並びに体液との反応機構を追究することを通して、上記の応用の可能性を明らかにすることを目的とする。
2.研究成果:CaOーSiO_2ーP_2O_5ーCaF_2系のガラス粉末とリン酸アンモニウムの水溶液を1g/0.5〜0.8mlの割合で混ぜると、一般に短時間で凝固し、擬似体液に浸潰させると比較的高い圧縮強度を示すセメントが得られる。ただし、その圧縮強度はガラス組成と粒度、液の濃度とpHなどにより著しく変化する。すなわち、擬似体液1日浸潰後のセメントの圧縮強度は、CaOーSiO_2ーP_2O_5ーCaF_2系のCaO/SiO_2/P_2O_5比によって席しく変化し、CaO 47.1,SiO_2 35.8,P_2O_5 17.1,CaF_2 0.75重量比組成の時に最大値を示す。この組成からCaF_2を除去すると圧縮強度が著しく低下する。この組成にMgOを添加しても圧縮強度が著しく低下する。ガラス粉末の粒度が5μmを越えると圧縮強度が低下する。水溶液のリン酸アンモニウム濃度が高くなると圧縮強度が高くなり、3.7Mの時最大値を示す。リン酸アンモニウム水溶液のpHが7.0〜8.3の時に圧縮強度が最大となる。擬似体液の浸潰時間が長くなるにつれ圧縮強度が増加する。これらの大きい圧縮強度を与えるセメントは全て、混合時にリン酸アンモニウムカルシウム1水和物を形成し、擬似体液に浸潰した時多量の水酸アパタイトを形成する。
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[Publications] T.KOkubo: "Bioactive Bone Cement Based on CaOーSiO_2ーP_2O_5" J.Amer.Ceram.Soc.74. 1739-1741 (1991)
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[Publications] N.Nishimura: "A New Bioactive Bone Cement:Its Histological and Mechanical Characterizations" J.Appl.Biomater.2. 219-229 (1991)
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[Publications] T.Kokubo: "Recent Progress in GlassーBased Materials for Biomedical Applications" J.Ceram.Soc.Japan. 99. 965-973 (1991)
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[Publications] 小久保 正: "常温で固まり骨と結合するセラミックス" 化学と工業. 44. 1922-1925 (1991)
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[Publications] 小久保 正: "ガラスから作られる生体活性材料" 金属. 61. 30-36 (1991)
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[Publications] S.Yoshihara: "Effects of Glass Composition on Conpressive Strength of Bioactive Cement Based on CaOーSiO_2ーP_2O_5 Glass Powders" J.Ceram Soc.Japan.
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[Publications] S.Yoshihara: "Bioceramics,Vol.3" RoseーHulman Institute of Technology, (1992)
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[Publications] N.Nishimura: "Bioceramics,Vol.4" ButterworthーHeinemann, 378 (1991)
