2004 Fiscal Year Annual Research Report
表面非晶質化による金属材料の生体適合性向上に関する研究
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15390581
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
宇尾 基弘 北海道大学, 大学院・歯学研究科, 助教授 (20242042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 敦郎 北海道大学, 大学病院, 講師 (20210627)
亘理 文夫 北海道大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (70158682)
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| Keywords | レーザー急冷法 / 非晶質 / チタン / X線吸収微細構造(XAFS) / 金属材料 / 生体適合性 |
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| Research Abstract |
材料の生体親和性は材料表層の物理・化学的物性に強く依存する。一般に金属の窒化物や炭化物は元の金属に比べて化学的に安定で、生体適合性も高いと考えられている。また金属は通常、結晶質であるが、一部の金属では溶融状態から超急冷することにより非晶質化することが知られており、非晶質金属では結晶質の場合と比べて種々の特性が向上することが知られている。
今年度は、各種金属試料の耐食性を調べる観点から、金属インプラント周囲の軟組織中へのチタン等の移行、溶出を調査した。実験はチタンインプラント二次手術の際に患者より除去された口腔粘膜組織を凍結乾燥し、以下の分析に供した。なお本実験は北海道大学大学院歯学研究科倫理委員会の認可の元で行った。最初にX線分析顕微鏡(XSAM)により試料中のTiの分布状態を確認した。X線吸収微細構造(XAFS)測定は高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光科学研究施設(KEK-PF)BL-9Aにて行った。XSAMによりTiの局在が確認された2試料について、局在部位を中心に透過法及び蛍光法によりXAFSスペクトルを測定した。蛍光法は19素子半導体により行った。チタンを含む口腔粘膜組織のXSAMによるTi分布像から組織中のTiは点状(粒子状)に分布する場合と広範囲に広がって分布する場合があることが判明した。
XAFS測定から粒子状に分布しているTiでは金属Tiの特徴を持つスペクトルが得られ、同試料中に存在しているTiが金属状態と推測される。すなわちこのTiはインプラント埋入時などに発生した摩耗粉のような金属Ti粒子と考えられた。
また広範囲に分布したTiではXAFSスペクトルにおいてTiO_2(anatase)と思われるTiが検出された。これはTiが溶出し組織内で再析出した可能性を示すものであるが、Tiの溶解度を考えると組織内への溶解を結論づけるには更に検討が必要であると考えられる。
以上より、XAFS測定が生体内の微量元素の状態分析に極めて有効であり、Tiインプラントの生体内での挙動について興味深い知見が得られた。
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