生体活性バイオセラミックスの球形単分散粒子に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10045035
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 川崎 亮 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50177664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 李 敬鋒 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50241542) ; 渡辺 龍三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20005341)
• Keywords: バイオセラミックス / 生体活性 / 骨充填材 / 単分散粒子 / 球形粒子 / 造粒 / 燃結 / スラリー

Research Abstract

本研究は、生体活性バイオセラミックセメント(骨充材)を対象として、骨充填材中の骨伝導粒子として用いるための単分散バイオセラミックス球形焼結粉の作製プロセスを試作する。また、骨伝導粒子の充填率、均質化、自然骨置換率の向上など骨充填材の注入特性の最適化を検討する。
共同研究を進める上で、集中すべき研究課題であるβ-TCP粉末サスペンションの最適化および球形単分散粒子化について検討した。その結果、β-TCPスラリーの分散安定性の向上のためには、粉末粒径を1μm程度以下にする必要があることがわかった。β-TCP原料粉末をボールミルにより長時間粉砕した結果、平均粒径約1μmの粉末が得られることがわかり、この粉末を用いてスラリー調整した。レーザー粒子分布測定では微小サイズ側にもピークをもつバイモーダルな粒度分布であり、ゼ-タポテンシャル測定結果とよく一致した。レオロジーを測定した結果、スラリーはダイラタンシーの発現が抑制され、ほぼニュートン流体的な挙動を示すことがわかった。作製したスラリーは高せん断速度域での粘度の増加、粘度の時間依存性がほとんどなく、分散安定性も良好で、低粘度で流動性に優れていることがわかった。
噴射ノズルを改良することで球形単分散粒子が作製できたが、乾燥の方法で粒子構造が異なり、加熱乾燥法では全て陥没球になり、連結乾燥法では、相対密度の40%の多孔体ではあるが、中実の球形粒子が得られた。