2015 Fiscal Year Research-status Report
人工関節予後不良を低減する難剥離性極薄Ag含有アパタイト被膜のワンステップ形成
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15K06452
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大津 直史 北見工業大学, 工学部, 准教授 (10400409)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 銀含有アパタイト被膜 / 抗菌性 / 骨伝導性 / チタン製インプラント / スラリー処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、「ハイドロキシアパタイト粉末と硝酸銀水溶液を混練して作製できるスラリー状処理剤中に、チタン基材を完全に埋没させ、そのままスラリーごと熱処理する」という斬新な処理プロセスによって、人工関節置換術の術後予後不良の原因となる「インプラントと骨との固着不良」や「術中術後の感染症」を大幅に低減できる、極薄の難剥離性Ag含有アパタイト被膜を、チタン材料表面に、ワンステップかつローコストで形成する技術を開発することを目指している。
平成２７年度は、この研究目的を達成するために、種々の濃度の硝酸銀溶液を用いることで、異なるAg含有量を持つHA皮膜を作製した。その後、それら皮膜に含まれるAg含有量及びAg溶出速度を精確に見積もることで、抗菌性を示しかつ生体適合性を有するAg含有アパタイト被膜を形成する条件を決定した。さらに、Ag溶出量を精確に見積もるための分析手法を確立させた。
硝酸銀水溶液濃度を１０倍とすると、被膜中における銀含有量が２倍程度増加した。また比較的高濃度硝酸銀水溶液で形成した被膜からは、抗菌性発現に十分な量の銀が、３０日間以上持続的に溶出することがわかった。他方、比較的低濃度の硝酸銀水溶液で形成した被膜では、銀溶出は１４日程度しか持続しなかった。すなわち、被膜からの銀溶出量およびその持続期間は、硝酸銀水溶液の濃度を変えることで自由自在にコントロールできることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画では、銀含有アパタイト被膜をチタン材料表面に形成することが目標であった。平成２７年度はこの目標を達成した後、平成２８年度予定の一部である材料からの銀溶出挙動の調査を前倒しで実施できた。さらに、この銀溶出挙動を精確に評価するために必要な分析手法を確立させることもできた。以上のことから、当初計画の計画以上の当該年度は進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は、当初計画に沿って、形成した銀含有アパタイト被膜の「抗菌性試験」を実施する予定である。平成２７年度の研究成果により、銀含有量を変化させることで、異なる銀溶出挙動を示す被膜を自由自在に形成できることがわかった。このことを応用して、平成２８年度は、被膜の抗菌性だけでなく、被膜抗菌性の持続性についても評価する予定である。
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| Causes of Carryover |
当該年度において、試料作製に必要な装置として、熱雰囲気制御できる電気加熱炉を購入する予定であった。しかし、研究をすすめるうちに、この装置を試料作製に使わない可能性が出てきた。それ故、この装置の購入は次年度以降に再度慎重判断するべきであると考るに至り、購入を見送ったため、その分が次年度使用額となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
まずは、当該年度に購入予定であった熱処理制御できる電気加熱炉が必要であるかどうかを、次年度の早い段階で判断する。やはり必要であるという結論に至った場合は、繰り越しした研究費でこの装置の購入をおこなう。購入は不要であると結論を得た場合は、次年度購入予定の蛍光顕微鏡装置をバージョンアップして購入する予定である。
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