2018 Fiscal Year Annual Research Report
Functionalization of organic-inorganic hybrids for artificial bone materials
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16K05798
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
竹岡 裕子 上智大学, 理工学部, 教授 (50338430)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 有機-無機ハイブリッド材料 / 人工骨 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水酸アパタイトHApは、多くの脊椎動物の硬組織の主要な無機成分に類似した物質であり、生体適合性に優れ、骨内に埋植すると、生きた骨組織と直接強く結合することが出来る。しかし、HApは生体骨と比較して機械的特性に乏しく、応用範囲が限られる。本研究では、より生体骨に近い強度を有し、新生骨形成能に優れた人工骨材料を得ることを目的として、HApと生分解性高分子であるpoly(L-lactic acid) (PLLA)からなる複合体に着目し、人工骨材料としての性能向上を検討した。連通孔を有する多孔質HAp中でPLLAをIn-situ合成することにより、得られたPLLA/HAp複合体はミクロレベルで有機成分と無機成分が複合化し、生体骨と同等の強度を有し、良好な細胞増殖性を示した。一方でHApとPLLAの界面接着性が低く、生体に埋入した際に複合体内からPLLAが流出し、早期に機械的強度が低下することが問題であった。架橋剤として多水酸化化合物とイソシアネートを用いて、界面接着性の向上を検討した。その結果、多水酸化化合物とイソシアネートのいずれを用いた際にも、界面接着性が向上し、必要な期間、強度を保持する材料が得られた。特にイソシアネートを用いた系ではHApとPLLA間のウレタン結合のみならず、HAp多孔体中においてウレタン結合を介したPLLAの三次元構造が形成されたことにより、曲げ強度が向上しても、過度に弾性率が上昇せず、人工骨材料の適用強度に適した材料が得られた。生分解性高分子として、PLLAより柔軟なポリカプロラクトンPCLの導入により、将来的に軟骨材料への応用が期待できる。
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