2017 Fiscal Year Annual Research Report
生体吸収性ステント用LPSO型急冷マグネシウム合金の創製
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16H02404
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
河村 能人 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 教授 (30250814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新留 琢郎 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (20264210)
眞山 剛 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (40333629)
山崎 倫昭 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 准教授 (50343885)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マグネシウム / ステント / LPSO / 医療機器 / 急速凝固粉末冶金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、生体吸収性LPSO型Mg合金を開発し、その超塑性特性評価とステント網目デザインというステント加工技術の基礎データを取得して、具体的なステント加工技術開発と大型動物試験による実用可能性実証に展開することにある。平成29年度では、1「合金・プロセス設計」、2「超塑性特性評価」、3「ステント網目デザイン」、4「生体吸収性/適合性評価」の項目を実施した。
(1) 合金・プロセス設計：ステントとしての使用に耐えうる強度と延性、生体環境中での高い耐食性を実現するためにLPSO相の体積分率を変えた合金組成の急冷Mg-Zn-Y合金を作製し、機械的性質、耐食性の評価を実施した。ZnとYの添加量を従来の半分以下に希薄化したLPSO型急冷Mg-Zn-Y合金で、降伏強度310 MPa以上と伸び15％以上の引張特性を示し、pH7.4に制御したHBSS中においても良好な耐食性を示した。
(2) 超塑性特性評価：LPSO型急冷Mg合金は、比較的高い歪み速度において伸び800%以上を示す優れた高速超塑性特性を発現することが明らかとなった。
(3) ステント網目デザイン：Mg合金の微視的変形機構を考慮した結晶塑性有限要素法によるステントの変形解析手法を構築し、ステントの周期的な網目構造の単位構造を用いて，形状と変形の一様性の関係を数値的に調査した。さらに初期集合組織が変形の一様性に及ぼす影響についても検討した。
(4) 生体吸収性/適合性評価：様々な組成のLPSO型急冷Mg-Zn-Y合金をラットに埋め込み、生体吸収性/適合性に最適な合金組成設計を検討した。
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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
(1) 合金・プロセス設計：添加元素を希薄化したLPSO型急冷Mg合金は、強度と延性を両立した機械的性質を有しており、生体環境を模した条件下でも良好な耐食性を示し、合金組成探査は順調に進んでいる。
(2)超塑性特性評価： LPSO型急冷Mg合金は800％以上の延性を示す温度と歪み速度領域が明らかになりつつある。
(3)ステント網目デザイン： Mg合金をステントに加工する際の変形解析手法を構築し、ステントの周期的な網目構造の単位構造を用いて、形状と変形の一様性の関係を数値的に調査が進んでいる。
(4) 生体吸収性・適合性評価：ラットへの埋め込み試験結果から生体吸収性/適合性に最適な合金設計指針が明らかになりつつある
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 合金・プロセス設計：希薄LPSO型急冷Mg-Zn-Y合金に第四元素、第五元素添加することでさらなる機械的性質と耐食性の向上を目指す。
(2) 超塑性特性評価：新規に開発したLPSO型急冷Mg合金の超塑性特性について引き続き、歪み速度依存性などを調査する。
(3) ステント網目デザイン：引き続き変形解析手法を構築、初期結晶配向性がLPSO型急冷Mg合金の加工性に及ぼす影響を調査する。
(4) 生体吸収性/適合性評価：合金・プロセス設計チームから新たに開発されてくる新規合金について、水中での分解試験、マウスへの埋め込み実験などで分解性・生体適合性を評価し、合金素材とステントとしての機能について検討を行う。
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Research Products
(38 results)
