2016 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of next generation biomaterial by control of surface profiles with femtosecond laser
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15K18245
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
篠永 東吾 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60748507)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザ / 周期的微細構造 / 生体材料 / チタン / 骨芽細胞 / 細胞伸展 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フェムト秒レーザを用いた周期的微細構造形成によりチタン（Ti）材料上での細胞伸展制御を試みた。その際、形成する周期的微細構造の周期をレーザ照射条件によって制御し、細胞伸展に有効な周期について検討した。
はじめに、光学基本機器を用いて周期的微細構造形成のためのレーザ照射セットアップの構築を試みた。レーザ発振機から出射されたフェムト秒レーザ光をミラーで導き、レンズを用いてTi基板表面に集光できるようにした。集光スポットはXYステージを用いることで掃引させながら照射可能にし、任意の面積に対して周期的微細構造形成領域を作成できるようにした。構築したレーザ照射セットアップによりTi表面に対して基本波、第二高調波および第三高調波の3つのレーザ波長を用いて集光スポットの掃引照射を行った結果、レーザの偏光に対して垂直な方向に溝を有する周期的微細構造がそれぞれの波長で形成された。この際、得られる周期はレーザ波長に依存して変化することを明らかにした。
各レーザ波長で周期的微細構造形成領域を作成した純Ti基板に対して骨芽細胞を用いて細胞試験を行い、細胞伸展の様子を蛍光顕微鏡により観察した。レーザを照射していないTi基板表面では細胞がランダムに伸展していた。一方、基本波および第二高調波により周期的微細構造を形成した後のTi基板表面では溝に沿って伸展する細胞が存在することが明らかになった。また、第三高調波で形成した周期的微細構造上においては、溝に沿って伸展する細胞よりランダムに伸展する細胞数が多かった。
以上の結果より、フェムト秒レーザを用いて純Ti上に形成した周期的微細構造の周期はレーザ波長により変化することが可能であることを実証した。また、純Ti上での細胞伸展制御に有効な周期が存在することを明らかにした。
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