炭酸含有アパタイトの超塑性を利用した任意形状硬組織代替材の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12470428
• Research Institution: ASAHI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 土井 豊 朝日大学, 歯学部, 教授 (40116067)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若松 宣一 朝日大学, 歯学部, 助手 (00158594) ; 足立 正徳 朝日大学, 歯学部, 講師 (60076057) ; 後藤 隆泰 朝日大学, 歯学部, 助教授 (30121320) ; 亀水 秀男 朝日大学, 歯学部, 助手 (00152877)
• Keywords: 炭酸含有アパタイト / 超塑性 / 硬組織代替材 / 生体親和性 / 高強度緻密体 / 焼結 / 破骨細胞吸収性 / 配向成長

Research Abstract

炭酸含有アパタイト焼結体は650〜800℃で適度な荷重を負荷すると大きな塑性変形(いわゆる超塑性変形)を起こす。この特異的な性質を利用して、生体親和性に優れた生体内吸収性の高強度硬組織代替材を開発する手法を検討した。
これまでに、700℃以上であればアパタイト焼結体は0.4kN程度の荷重を負荷すると塑性変形を起こし、その塑性変形量は温度、負荷荷重の大きさに関係することを明らかにしてきた。しかしながら、急激な変形は試料に亀裂を生じる為、変形速度をコントロールすることも重要な研究課題の一つとなった。また、負荷荷重を小さくしても、塑性による断面積の増大にともなう初期加圧力の低下を補うようにすれば、変形体に亀裂等の欠陥を生じることなく、より大きく塑性変形できる可能性が示された。
超塑性変形体の加圧面と側面のSEM観察およびX線回折から、粒子は再加熱によって大きく粒成長するとともに、加圧面に平行に配向することが示された。さらに、加圧下の粒成長は空隙を減少させており、より密に充填されていることが判明し、超塑性処理後では試料の機械的諸性質の向上が期待できた。
これらの結果から、塑性変形後の炭酸含有アパタイト焼結体は高強度硬組織代替材として充分に期待できることが示唆された。

Research Products

• [Publications] 土井豊(総説): "生体吸収性炭酸含有アパタイトの開発および臨床応用への可能性"Orthopaedic Ceramic Implants. (印刷中). (2003)
• [Publications] M.Hasegawa, Y.Doi, A.Uchida: "Osteoconduction and bioresorption of sintered carbonate apataite implanted in rabbits"J.Bone Joint Surg.. (印刷中). (2003)
• [Publications] M.Tang, H.Takita, T.Kohgo, M.Iizuka, Y.Doi, Y.Kuboki: "BMP-induced osteogenesis with two geometrically different biodegradable carbonate apatites"J.Hard Tissue Biology. 10(1). 7-16 (2001)
• [Publications] Doi, Y.Shimizu, Y.Moriwaki, M.Aga, H.Iwanaga, T.Shibuatni, K.Yamamoto, Y.Iwayama: "Development of a new calcium phosphate cement that contains sodium calcium phosphate"Biomaterials. 22(8). 847-854 (2001)
• [Publications] K.Teraoka, T.Nonami, H.Taoda, K.Naganuma, Y.Yokogawa, Y.Doi, T.Kameyama: "Carbonate Apatite-Bearing Pure Titanium Implant"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 599. 165-168 (2000)
• [Publications] M.Hasegawa, T.Ohashi, T.Tani, Y.Doi: "Osteoconduction abd Bioresorption os Sintered Carbonate"Bioceramics. 13. 453-456 (2000)