2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of bone function-mimetic metallic implants that is recognized as "bone" itself
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15K14167
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中野 貴由 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30243182)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石本 卓也 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50508835)
當代 光陽 大阪大学, 工学研究科, 助教 (10610800)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 金属積層造形法 / インプラント / 形状制御 / 力学機能制御 / 異方性 / 低ヤング率化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H28年度は、前年度に作製・解析した一辺10mmの立方体状構造体モデルにおける構造－機能の知見を活用し、実際の動物骨への適用を想定して骨プレートの設計を行った。有限要素計算により、曲げに対する力学機能発現解析を実施し、ソリッド部の配置による広範囲の曲げ弾性率制御を実現した。一方、前年度に、当初計画以上の進展があったことから、本年度は当初計画に加えて、材質、とりわけ結晶集合組織の制御化ストラテジーの構築にも並行して取組み、一部の合金にて優先配向性を有する造形体の形成に成功した。さらに、造形条件によって配向性を連続的に変化し、それに基づくヤング率異方性（すなわち、高ヤング率方向、低ヤング率方向のヤング率値）の制御にも成功している。以上の、構造・材質の任意設計を組合わせることで、今後、さらなるインプラント部材の低ヤング率化が達成され、高機能インプラントが実現できるものと期待している。
一方で、計画に基づき、本手法で作製した多孔質部材の生体内埋入後の生物学的安全性、生体親和性を評価した。リモデリング動物の長管骨への埋入の結果、炎症反応等の悪影響は認められず、高い生体親和性が確認された。さらに、形成骨は正常骨類似の骨異方性を示した。
以上の知見から、当初の目標である、生体内で骨として認識される力学機能を示し、周囲骨へのオステオサイトを介した働きかけを可能とする金属製インプラント材料の創製に成功したと自負する。
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