1997 Fiscal Year Annual Research Report
アルカリ熱処理生体活性化チタンおよびチタン合金の整形外科用インプラントの開発
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09358019
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中村 孝志 京都大学, 医学研究科, 教授 (10201675)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥長 清行 日本電気硝子(株), 生体材料開発室, 主任
岡 正典 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (20088537)
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| Keywords | バイオマテリアル / チタン / チタン合金 / 生体活性 / 骨結合 / アルカリ加熱処理 |
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| Research Abstract |
1 生体活性チタンおよびチタン合金の作成 チタンおよび3種類のチタン合金製のプレート状、円柱状のサンプルを作成した。各サンプルを60℃のNaOH溶液に24時間浸沈した後、各々設定した温度で1時間加熱処理を加えた。どちらの形状のどの金属も擬似体液中で骨類似のアパタイトを形成した。
2 加熱処理が骨との結合に及ぼす影響 未処理、アルカリ処理、アルカリ加熱処理の3種類の純チタンのプレートを家兎脛骨に埋入した。経時的に屠殺し、骨との結合強度を引き剥がし試験で測定し、また、組織学的に骨とチタンの界面を観察、比較した。アルカリ加熱処理チタンは、骨と直接結合したが、アルカリ処理のみでは、未処理と同様に骨とは結合しなかった。この結果より、アルカリ処理チタンを生体活性を有するインプラントの材料とするために、加熱処理が不可欠であることが判明した。
3 生体活性チタンスクリューの骨との結合 現在の時点では、チタン合金のスクリューの作成、及び、挿入抜去時のトルク測定の方法の開発まで、進行している。動物実験は、平成10年度に行う予定である。
4 アルカリ加熱処理チタン合金の骨との結合能 これまで、アルカリ加熱処理を施した、純チタンは、骨と結合することが判明している。しかしながら、実際のインプラントを作成することを考慮すると、機械的特性、易加工性の点で、純チタンよりもチタン合金が望ましいと考えられる。
(1)家兎を使用した動物実験
家兎脛骨に1で作成したプレート状のチタン合金を埋入し、経時的に骨とチタン合金の結合強度を測定した。8週の時点からチタン合金も純チタンと同様にアルカリ加熱処理後は、骨と直接、結合する性質を持つようになることが明らかになった。
(2)犬を使用した動物実験
ビ-グル犬の大腿骨に1で作成した円柱形のインプラントを埋入し、push out testを行う研究は、現在、進行中である。
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[Publications] 中村 孝志 他: "アルカリ処理したチタン材料は骨と結合する生体活性材料となる" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 18. 443-448 (1997)
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[Publications] T.Miyazaki, T.Nakamura et al: "BONELIKE APATITE FORMATION ON THE SURFACE OF CHEMICALLY TREATED TANTALUM SUBSTRATES : EFFECT OF HEAT TREATMENT" Bioceramics. 10. 11-14 (1997)
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[Publications] H.M.Kim, T.Nakamura et al: "SURFACE STRUCTURE OF BIOACTIVE TITANUM PREPARED BY CHEMICAL TREATMENT" Bioceramics. 10. 215-218 (1997)
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[Publications] Wei-Qi Yan, T.Nakamura et al: "Bonding of chemically treated titanium implants to bone" J.of Biomedical Materials,Res. 37. 267-275 (1997)
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[Publications] H.-M.kim, T.Nakamura et al: "Bonding Strength of Bonelike Apatite Layer to ti Metal Substrate" J.Biomed Muter Res. 38. 121-127 (1997)
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[Publications] S.Nishiguchi, T.Nakamura, et al: "The Effect of Heat Treatment on Bone Bonding Ability of Alkali-treated Titanium" Bioceramics. 10. 561-564 (1997)
