2017 Fiscal Year Annual Research Report
Strict construction and in vivo evaluation of the surface hierarchy governing the bioactivity of metal implants
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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, 教授 (90345885)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体材料 / 親水性 / 表面階層構造 / 表面処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新生骨生成は表面に吸着するタンパク質の種類・量に依存し，骨芽細胞はタンパク質を足場として接着する．細胞接着に効果のあるフィブロネクチン，デコリンと，効果のないアルブミンをそれぞれ溶かした蒸留水に，水的接触角(WCA)を制御したTiを浸漬し，表面吸着量を検出した．どのタンパク質も吸着性はWCAにより変化し，親水性側でも疎水性側でも吸着しやすくなるV字型カーブとなった．タンパク質吸着後のWCAは，それぞれ特有の値に収束した．WCA=0度の超親水性表面にフィブロネクチンを吸着させWCA＝48度の収束値になった試料は，骨伝導性は高い値を示した．
すなわち，超親水性表面は，タンパク質吸着を促しタンパク質吸着後にWCAが増加しても細胞接着は滞りなく進行することが判明した．タンパク質は，極性を持ち親水性部分となじみやすいペプチド結合部分と，疎水性のアルキル部分が帯状に連なっており，これが表面の親水部と疎水部にそれぞれ接着した結果，骨伝導性とWCAはV字型カーブを呈したものと考えられる．
一方，各種スーパーエンジニアリングプラスチックを強酸などを用いた水溶液浸漬処理と紫外線照射処理を組み合わせて表面改質することにより，平滑性を維持したまま親水化することに成功した.ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を超親水化させると高い骨伝導性を示すことが明らかとなった．酸浸漬はポリマーの結合を切るためであり，紫外線照射は切られた結合部に親水基を付けるプロセスになる．これまでのTi合金の成果と同様，ポリアミド，ポリオキシメチレン，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，ポリカーボネートなど多くのポリマーを適正な表面改質を施すことでWCAを減少させ，タンパク質吸着能を向上させることが可能であった．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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