非晶質リン酸カルシウムとタンパク質との複合化による生体材料の作成

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08305035
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Section: 総合
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 荒井 康夫 日本大学, 理工学部, 教授 (20058887)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 喬 山梨大学, 工学部, 教授 (47317105) ; 神谷 寛一 三重大学, 工学部, 教授 (00024597) ; 戸田 善久 千葉工業大学, 工学部, 教授 (30083869) ; 梅垣 高士 東京都立大学, 工学部, 教授 (70087287) ; 安江 任 日本大学, 理工学部, 教授 (90059973)
• Keywords: リン酸カルシウム / 非晶質リン酸カルシウム / 水酸アパタイト / タンパク質 / 遷移金属イオン / 組成変換 / 固体電解質 / ゾル-ゲル法

Research Abstract

カルシウム塩類水溶液とリン酸アルカリ水溶液との反応によって非晶質リン酸カルシウム(ACP)が生成する。このACPの構造中には水分子が存在し,熱分析により詳細に検討すると,活性化エネルギーの低い吸着水と高い結合水に分類することができ,Ca/P原子比を高くすると結合水量が増大することを明らかにした。また,合成の際にNi^<2+>イオンやCo^<2+>などの遷移金属イオンを微量添加すると非晶物質に安定に生成させることができ,これらのイオンは添加量5mol%までは添加量に依存して含有されていた。
トリカルボン酸回路を経由してつくられるコハク酸,繊維状タンパク質の一種であるコラーゲンの構成アミノ酸であるグリシンとACP(Ca/P原子比:1.5)の複合化では,有機酸濃度,pH,温度などの条件により吸着量を制御することができ,コハク酸では6wt%,グリシンでは13.3wt%程度HApに吸着する。なお,タンパク質の定量には設備備品で購入した分光光度計を用いた。
HAp単独では十分な強度が得られないため生体親和性にはおとる高強度アルミナ焼結体基板と複合化させ両者の欠点を補完した複合生体材料の作成を行った。アルミナ基板にCa(NO_3)_<2->Si(OC_2H_5)_<4->C_2H_5OH系反応により作成したゾル溶液をディップコーティング法によりコーティング後,1000℃で焼結することにより基板上にアパタイトを沈着させた。また,電子顕微鏡により境界を観察するとアルミノリン酸塩の生成が見られ,強固に接合されていることが確かめられた。
また,リン酸含有化合物の高機能化(電気的性能,生体活性機能)に関する研究についても検討を行った。

Research Products

• [Publications] 山下仁大: "アパタイトコーティングの最近の進歩" 無機マテリアル. 3. 427-433 (1996)
• [Publications] Kimihiro Yamashita: "Bone-Like Coatings of Carbonated Apatite by Rf-Sputtering Using Calcium Phosphate Glass Targets" Bioceramics. 9. 337-340 (1996)
• [Publications] Kimihiro Yamashita: "Composition Effects on Na^+-Conduction Properties and Structure on Narpsio Glass-Ceramics" Soild State Ionics. 585-588 (1996)
• [Publications] Yasushi Inda: "High Temperature pH Sensitivities of Stabilized Zirconia Films and Ceria Ceramics" Solid State Ionics. 1121-1124 (1996)
• [Publications] Kimihiro Yamashita: "Acceleration and Deceleration of Bone-Like Crystal Growth on Ceramic Hydroxyapatite by Electric Poling" Chemistry of Materials. 8. 2697-2700 (1996)
• [Publications] Motohide Matsuda: "Conduction Properties of Oxide Ion Conductor Ca_<12>Al_<14>O_<33> Prepared with Solution-Synthesized Powders" Journal of Materials Science Letters. 15. 933-934 (1996)
• [Publications] Kimihiro Yamashita: "Microstructural Effects on Conduction Properties of Na_5YSi_4O_<12->Type Glass-Ceramic Na^+-Fast Ionic Conductors" Journal of The Electrochemical Society. 143. 2180-2186 (1996)
• [Publications] 鈴木 喬: "格子イオンイオン交換体からイオン記憶イオン交換体へ" 電気化学. 64. 342-346 (1996)
• [Publications] Yasuo Arai: "Stability of Amorphous Calcium Phoshate Adsorbed Glycine in Ringer Solution" Phosphorus Research Bulletin. (1996)
• [Publications] 稲垣高士: "リン酸カルシウム類の水和硬化体調整時における水溶性高分子添加の効果" 無機マテリアル. 3. 380-385 (1996)
• [Publications] 稲垣高士: "バイオマテリアルとしてのアパタイト膜の調整" 無機マテリアル. 3. 406-414 (1996)
• [Publications] Takao Umegaki: "Acceleration and deceleration of bone-like crystal growth on ceramic hydroxyapatite by electric polling" Chem.Materials. 8. 2697-2700 (1996)