金属イオンを含む過酸化水素水溶液による人工骨チタンへの生体活性の付与

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09558120
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 早川 聡 岡山大学, 工学部, 講師 (20263618)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 太田 恵三 オオタ株式会社, 常務取締役, 研究開発 ; 高島 征助 地域共同研究センター, 助教授 (10231391) ; 大槻 主税 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (00243048) ; 尾坂 明義 岡山大学, 工学部, 教授 (20033409)
• Keywords: 金属イオン / 生体活性 / 過酸化水素水溶液 / チタン金属 / 五塩化タンタル / 細胞培養 / アパタイト / チタノール基

Research Abstract

本研究では,化学処理により形成されたどの様な微構造を有する水和チタニア層のアパタイト形成を誘起するのか,また表面に形成された水利チタニアゲルを含む生体活性層に対して骨組織に関与する細胞がとの様な挙動を示すか基礎的に解明するとともに,本手法の実用化への可能性を探求した。金属チタン試片を,5mMのTaCl_5を宮む過酸化水素水溶液中で60ﾟCで24時間保持する処理に加え、TaCl_5と過酸化水素水の濃度及び処理温度と時間を変えて処理し,最適処理条件を検討した。試片の表面構造をフーリエ変換(FT-IR)反射分光法,X線光電子分光法(XPS)及び走査型電子顕微鏡(SEM)観察により調べ,処理条件が表面構造に及ぼす処理条件の影響を調べた。表面処理した試片をヒト体液とほぼ等しい無機イオン濃度,液温及びpHを有する擬似体液に種々の期間浸漬し,表面構造変化を薄膜X線回折,FT-IR反射分光分析,SEM観察により調べ、擬似体液のイオン濃度変化を高周波誘導プラズマ(ICP)発光分光法により測定し、アパタイト形成能(生体活性)の高い試料と低い試料の表面化学状態の違いを検討した結果、水利チタニアゲル中のチタノール基の形成だけではなく、水利チタニアゲル中に含まれるタンタル酸の量や過酸化水素の残量が重要な因子であることが示唆された。代表的な試片について,ラット骨芽糾胞株細胞を用いた細胞培養実験を行い,試片表面が骨芽糾胞に与える影響を調べた結果、本化学処理は既に京大グループが有効であると報告しているアルカリ処理と比べて、細胞増殖速度及びアルカリフォスファターゼ活性が高いことが示唆された。さらに家兎の脛骨に試料を埋入しその結合強度を精密万能試験機を用いたPush outテストで評価したところ、未処理の試料よりも高い接着強度が得られた。

Research Products

• [Publications] C.Ohtsuki他: "Cytocompatibility of Titanium Metal Treated with Hydrogenperoxide Containing Tantalum Chloride" Bioceramics. 11. 679-682 (1998)
• [Publications] S.Kaneko他: "Bone-Bonding Ability of Titanium Metal Chemically Treated with Hydrogeneperoxide Containing Tantalum Chloride - In Vivo Examination" Bioceramics. 11. 667-670 (1998)