1998 Fiscal Year Annual Research Report

高融点金属炭化物・窒化物系歯科材料の開発と生体親和性に関する研究

Research Project

Project/Area Number	10307049
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	亘理文夫北海道大学, 歯学部, 教授 (70158682)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	横山敦郎北海道大学, 歯学部, 助手 (20210627) 宇尾基弘北海道大学, 歯学部, 助手 (20242042) 大川昭治北海道大学, 歯学部, 助手 (40001945) 近藤清一郎北海道大学, 歯学部, 助教授 (80018431)
Keywords	傾斜機能材料 / インプラント / 元素マッピング / チタン / アパタイト / 生体親和性 / 原子間力顕微鏡 / 高融点金属
Research Abstract	(1) 高融点純金属インプラント、連接インプラント、傾斜機能型インプラントの作製、(2)各インプラントの動物埋入実験による生体親和性の評価、(3)炭化物・窒化物試料作製装置の組立と一部試料作製を行なった。 (1) 試料高融点金属中IVA属(Ti,Zr,Hf),VA属(V,Nb,Ta),VIIA属(Re),VIII属(Fe,Ni,Cu,Ag)の純金属、合金としてステンレス鋼、連接インプラントとしてレーザー溶接したTi\|Zr,Ti\|Hf,Ti\|Vを作製した。傾斜機能型インプラントとしてTi/Co,Ti/HAP(アパタイト),Ti/ZrO_2を長さ方向、径方向にそれぞれ,傾斜するように粉末充填し、CIP加圧成形後、真空焼結する通常の方法のほかに放電プラズマ焼結(SPS)も使用し作製した。また窒素ガス雰囲気中、電気炉内高温加熱によるTiの表面窒化、炭化水素雰囲気中における表面炭化処理を行なった。 (2) 動物埋入試験ミニチュア(1〜2φx6〜10mm)試験片を作製し、ラット皮下軟組織、大腿骨骨髄腔、家兎脛骨骨髄腔への1-8週の動物埋入実験を行った。インプラント付近の組織を固定、脱水後、包埋し切片を切り出し、自動研磨装置(購入)を用いて研磨し、染色して標本とした。 (3) 物性評価原子間力顕微鏡(AFM)を用いた金属インプラントの表面粗さ、3点曲げ試験による連接インプラントの溶接強さの評価を行なった。 (4) 観察・分析インプラント周囲の軟組織の炎症反応の有無、硬組織中の新生骨生成を評価するために染色した薄切切片を通常の光学顕微鏡(OM)のほかに共焦点レーザー走査型顕微鏡(CLSM)による断層撮影を行ない、さらに非染色のまま電子線アトフブマイクロアナリシス(EPMA)、X線走査型分析顕微鏡(XSAM)を用いたマッピングによるTi,Hf,V等の各金属の溶出とca,P,S,O,Fe等の元素分布、顕微ラマンスペクトル(購入)による官能基分布を可視化した。 (5) 生体親和性,高融点金属Zr,Hf,Nb,Ta,ReはいずれもTiと同等め生体親和性と新生骨生成能を示した。一方、V,Ni,Cuは著しい生体為害性を示し、Feは生体内の溶出が多いにもかかわらず為害性は小さかった。連接インプラントの動物埋入実験により異種金属を同一条件で比較することが可能になり、特にTi\|VではTi側の新生骨生成、V側の為害性によって生じた骨吸収が対照的に示された。Ti/Co傾斜機能型インプラントではCo濃度の増加とともに軟組織の炎症反応が強くなること、Ti/HAPではHAPの増加とともに早期から骨生成が開始することが示され、材料の傾斜構造に応じて生体が傾斜的に反応することが認められた。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] 亘理文夫、横山敦郎ほか: "チタン/アパタイト系傾斜機能型インプラントのイメージング" 日本金属学会誌. 62(11). 1095-1101 (1998)
[Publications] F.WATARI, A.YOKOYAMA: "Biocompatibility and bioreactivity of Ti-based functionally graded implant" Abst.9th CIMTEC (Int.Conf.Modern Mat.Tech.) Florence (Italy),June14-19. 266 (1998)
[Publications] F.WATARI, A.YOKOYAMA et al.: "Biocompatibility of Titanium/hydroxyapatite and Titaium/Cobalt Functionally Graded Implants" Abst.5th Int.Symp.on Functionally Graded Materials (Dresden,Oct.26-29,1998). 93 (1998)
[Publications] F.SASOH, A.YOKOYAMA, M.UO, F.WATARI et al.: "Study on the fabrication and biocompatibility of titanium-hydroxyapatite functionally graded implant" J.Dent.Res.77(IADR Abstracts). 77. 839 (1998)
[Publications] M.UO, M.MIZUNO, F.WATARI et al.: "Properties and cytotoxicity of water soluble Na_2O-CaO-P_2P_2O_5 glasses" Biomaterials. 19. 2277-2284 (1998)
[Publications] T.IMAI, F.WATARI et al.: "Mechanical properties and estheticity of FRP orthodontic wire fabricated by hot drawing" Biomaterials. 19(23). 2195-2200 (1998)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

高融点金属炭化物・窒化物系歯科材料の開発と生体親和性に関する研究

Principal Investigator

亘理 文夫 北海道大学, 歯学部, 教授 (70158682)

Research Products

[Publications] 亘理文夫、横山敦郎ほか: "チタン/アパタイト系傾斜機能型インプラントのイメージング" 日本金属学会誌. 62(11). 1095-1101 (1998)

[Publications] F.WATARI, A.YOKOYAMA: "Biocompatibility and bioreactivity of Ti-based functionally graded implant" Abst.9th CIMTEC (Int.Conf.Modern Mat.Tech.) Florence (Italy),June14-19. 266 (1998)

[Publications] F.WATARI, A.YOKOYAMA et al.: "Biocompatibility of Titanium/hydroxyapatite and Titaium/Cobalt Functionally Graded Implants" Abst.5th Int.Symp.on Functionally Graded Materials (Dresden,Oct.26-29,1998). 93 (1998)

[Publications] F.SASOH, A.YOKOYAMA, M.UO, F.WATARI et al.: "Study on the fabrication and biocompatibility of titanium-hydroxyapatite functionally graded implant" J.Dent.Res.77(IADR Abstracts). 77. 839 (1998)

[Publications] M.UO, M.MIZUNO, F.WATARI et al.: "Properties and cytotoxicity of water soluble Na_2O-CaO-P_2P_2O_5 glasses" Biomaterials. 19. 2277-2284 (1998)

[Publications] T.IMAI, F.WATARI et al.: "Mechanical properties and estheticity of FRP orthodontic wire fabricated by hot drawing" Biomaterials. 19(23). 2195-2200 (1998)

亘理文夫北海道大学, 歯学部, 教授 (70158682)