チタニアゲルの生体活性の組成及び構造依存性

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650821
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 金 鉉敏 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80314235)
• Keywords: チタニア / ゲル / 擬似体液 / アパタイト / 生体活性 / 表面構造 / アナタース / チタン

Research Abstract

本研究は、異なる組成及び構造を有するチタニアゲルについて、擬似体液中におけるアパタイト形成能を追究し、チタニアゲルの生体活性の組成及び構造依存性を明らかにし、優れた機械的物性と高い生体活性を備えた人工骨用チタン及びその合金の調製原理を与えることを目的とする。
高いアパタイト形成能を有するアナタース構造を形成させることにより、チタン金属表面に生体活性を付与するために、同金属を種々の条件で、NaOH水溶液中に浸漬し、さらに温水に浸漬した後、加熱処理した。処理後の金属をヒトの体液にほぼ等しい無機イオン濃度を有する擬似体液に種々の期間浸漬し、その表面にアパタイトが形成するか否かを調べた。表面処理及び擬似体液浸漬後の金属表面を走査型電子顕微鏡観察、エネルギー分散型X線分光分析及び薄膜X線回折により調べ、金属浸漬による擬似体液の濃度変化を高周波誘導結合プラズマ発光分光法により調べた。
NaOH水溶液処理により、チタン金属表面に傾斜構造を有するチタン酸ナトリウムの水和ゲルの薄層が形成されること、同チタン酸ナトリウムゲルが温水処理により、ナトリウムイオンを溶出し、非晶質あるいはアナタース構造を有するチタニアゲルに変化すること、及び同チタニアゲルが600℃での加熱処理により、アナタースに変化し、その量が増大することが明らかになった。NaOH水溶液、温水及び加熱処理を施したチタン金属は、擬似体液中で早期にその表面にアパタイトを形成することが明らかになった。NaOH水溶液、温水及び加熱処理により、表面にアナタース構造を形成させたチタン金属は、高いアパタイト形成能、すなわち生体活性と高い破壊靭性を併せ示すので、荷重の加わる部位にも用いられる人工骨材料として有用であると期待される。

Research Products

• [Publications] H.-M.Kim: "Bioactive ceramics : challenges and perspectives"J. Ceram. Soc. Japan. 109. S49-S57 (2001)
• [Publications] M.Uchida: "Apatite-forming ability of sodium-containing titania gels in a simulated body fluid"J. Am. Ceram. Soc.. 84. 2969-2974 (2001)
• [Publications] T.Himeno: "Zeta-potential variation of bioactive titanium metal during apatite formation on its surface in simulated body fluid"Bioceramics. 14. 641-644 (2001)
• [Publications] H.Kaneko: "Process of apatite formation induced by anatase on titanium metal in simulated body fluid"Bioceramics. 14. 649-652 (2001)
• [Publications] H.Takadama: "TEM-EDX study of the mechanism of bonelike apatite formation on bioactive titanium metal in simulated body fluid"J. Biomed. Mater. Res.. 57. 441-448 (2001)
• [Publications] M.Wei: "Apatite-forming ability of calcium-containing titania"Bioceramics. 23. 167-172 (2002)