2015 Fiscal Year Annual Research Report
金属インプラントの生体活性を司る表面階層構造の厳密な構築とin vivo評価
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15H02310
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
興戸 正純 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (50126843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 健介 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (00283408)
土屋 周平 名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (20569785)
日比 英晴 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90345885)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | インプラント / チタン合金 / 生体活性 / 骨電導性 / 親水性 / タンパク質接着 / 動物実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内では，材料表面へのタンパク質吸着や細胞接着が，骨伝導性などに強い影響をおよぼす．したがって，材料表面の階層構造を厳密に制御することこそが，生体活性をコントロールする最重要因子である．本研究では，表面修飾した材料の物理的因子と生化学的因子の関係をin vitro，in vivoの両面から調査し，硬組織・軟組織生成能を左右するインプラント表面の階層構造制御の深化を目指した．
Ti，Zr，Nb，Taの単体金属およびTi-Nb-Ta-Zr, Ti-Mo，Ti-Mn-Sn，Zr-Nbなど種々のチタン合金を水熱処理することで骨電導性の向上を図った．処理後の親水性がタンパク質の吸着性，骨芽細胞の付着，新生骨の生成能のメイン因子となる．リン酸溶液中の陽極酸化によっても親水化に成功した．親水化処理後，空気中保持では親水性が劣化するが，濃縮した緩衝生理水溶液中に保持することで親水化を長期にわたって維持ができた．水滴接触角がほぼゼロ度の超親水性を作製し保持する技術が確立した．
チタンインプラント周囲の骨再生および安定性についてイヌの大腿骨に埋入した試料では，タンパク質，骨髄細胞の付着，新生骨の異常な程速い成長が明らかとなり，歯科インプラント周りの骨再生を促す効果に繋がる．
チタン合金を高温焼成し，表面にTiO2膜をつけると水滴接触角が大きい疎水性表面が作製できることを見出した．骨伝導性は，水滴接触角60度で最も低く，それより親水性でも疎水性でも高くなることを見出した．細胞接着性タンパク質であるI型コラーゲン，フィブロネクチンについて，親水性とタンパク質吸着性の関係を導いた．骨伝導性と同様，タンパク質吸着量は，水滴接触角60度を最低値とするV字関係にあることが判明した．
表面親水性は，180℃蒸留水中水熱処理， 紫外線照射あるいは大気圧プラズマ照射でコントロールできることが判明し，それぞれの手法の特徴を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通り研究を遂行している
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り研究を進める
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