表面化学修飾法により合成したアパタイト―有機高分子ハイブリッド材料

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555217
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 箕田 雅彦 京都大学, 化学研究所, 助手 (30229786)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮路 史明 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (80219782) ; 小久保 正 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30027049) ; 宮本 武明 京都大学, 化学研究所, 教授 (60027050)
• Keywords: 骨類似アパタイト / バイオミメティック法 / 擬似体液 / シラノール基 / エチレン―ビニルアルコール共重合体 / カルボン酸カルシウム塩 / カルボン酸含有多糖類 / アルギン酸繊維

Research Abstract

本研究は、生体内反応に倣ったバイオミメティック法を利用して、骨修復材料として利用可能な生体活性アパタイト―有機高分子複合体を開発することを目的とする。本年度は、アパタイトの核形成を誘起する官能基としてシラノール基あるいはカルボキシル基を導入した有機高分子とアパタイトとの複合化を検討した結果、以下の成果を得た。
1.エチレン―ビニルアルコール共重合体の基板表面に、シランカップリング剤OCN(CH_2)_3Si(OEt)_3を反応させ、酸加水分解ならびにテトラエトキシシランを用いたゾル―ゲル反応により、基板表面に多数のシラノール基を導入した。この基板は、ヒト体液の1.5倍のイオン濃度を有する擬似体液(1.5SBF)中でアパタイトを生成した。さらに、表面シリカゲル層にカルシウムイオンを導入したところ、SBF中におけるアパタイト形成能の顕著な増大が観察され、表面のカルシウムシリケート層がアパタイトの核形成と成長に極めて有効であることを明らかにした。
2.カルボキシル基を有する多糖類であるカルボキシメチルキチン、ジェランガムより各々調製したゲルを試料としてアパタイトとの複合化を検討した。前処理としてゲルをCa(OH)_2飽和水溶液に浸漬することで、共にSBFへの浸漬後、比較的短期間でアパタイト層の形成が可能であることを明らかにした。さらに、カルボン酸カルシウム塩がアパタイトの核形成を誘起するメカニズムを考察した。
3.カルボン酸を有する多糖であるアルギン酸を試料とした場合、カルシウムイオンにより架橋させて得たゲル試料のみならず紡糸した繊維試料もアパタイトとの効率的な複合化が可能であり、新規形状を有するアパタイト―有機高分子複合体が調製できることを示した。

Research Products

• [Publications] A.Oyane: "Apatite formation on ethylene-vinyl alcohol copolymer modified with silanol groups"J. Biomed. Mater. Res.. 47. 367-373 (1999)
• [Publications] A.Takaragi: "Reaction characteristics of cellulose in the LiCl/1,3-dimethyl-2-imidazolidinone solvent system"Cellulose. 6. 93-102 (1999)
• [Publications] T.Kokubo: "Preparation of apatite-polymer composites by a biomimetic process"Proceedings of The 5th/Asian Textile Conference. 1999. 943-946 (1999)
• [Publications] 箕田雅彦: "セルロース機能材料の新展開"高分子加工. 48. 355-360 (1999)