2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K14421
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
小林 千悟 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (10304651)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
間島 直彦 愛媛大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (70274321)
平岡 耕一 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (00199043)
岡本 威明 愛媛大学, 教育学部, 准教授 (20398431)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 感温磁性材料 / 骨再生 / 長距離相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H28年度は、Hf-Fe系感温磁性材料の開発を目指し研究を進めた。過去の研究により、Hf-Ta-Fe合金（Fe2Hf金属間化合物を基本とした合金組成）では、強磁性⇔反強磁性変態温度を体温付近に調整できることが示されており、まずはその基本合金系であるHf-Fe 2元合金の作製とその生体適合性を調査した。Hf-Fe合金はアーク溶解法にて作製する場合、溶解の最中に割れるという問題が発生し、合金作製が非常に困難であった。溶解の際の試料サイズならびに溶解電流などを適切に調整し、試料作製は可能となった。作製した試料の生体適合性を骨芽細胞を用いた細胞毒性試験から検討した結果、Hf-Fe合金は耐食性が低くFeイオンの放出に伴うと考えられる細胞の死滅が確認され、生体材料としては不適であった。そこで、合金設計を検討し耐食性を向上させるためにCrを添加したHf-Fe-Cr合金の開発を行った。その結果、耐食性としては生体用として利用されているSUS316Lと同程度の耐食性を示し、骨芽細胞培養試験の結果、細胞適合性は著しく改善された。さらに、磁性特性に影響が大きい結晶構造もCr添加・無添加ともにラーベス相を呈していた。これは、FeとCrの原子半径差が小さく、原子サイズによりその構造が決定されるラーベス相形成には、FeとCrの置換は大きな影響を及ぼさないためといえる。
なお、H28年度購入を計画していたCO2インキュベーターは、実際に配分された研究費が申請額よりかなり減額となってしまったため、購入は断念した。
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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
Hf-Fe合金の耐食性が低く、生体適合性が予想していた状況より悪かったため、当初の計画を変更してHf-Fe-Cr合金系へと変更を行い、その結果、生体適合性の著しい改善が得られたため、計画通り感温磁性材料の開発を進められる状況であり、研究は順調に進んでいるといえる。H28年度にもっとも苦労した点は、Hf-Fe合金系は特にラーベス相が生成する組成付近でアーク溶解法が不適、つまり、溶解中に試料が割れるという現象が生じてしまう点は改善を要するので検討を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度は、本研究により新たに開発したHf-Fe-Cr合金系感温磁性材料の磁気特性ならびに詳細な組織解析を行うとともに、細胞の長期培養の結果が良好なものとなれば、マウスを用いた生体内における適合性を検討していく。また、材料の磁性、非磁性状態が細胞培養挙動にいかなる影響を及ぼすかを検討していく。さらに、Hf-Fe-Cr合金作製のための溶解法についても検討を進めて行く。なお、Co-Ti-B系の合金開発は、H29年10月より着手予定である。
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| Causes of Carryover |
合金の作製が研究計画以上に時間がかかり、その分、当初計画していた細胞培養実験の実験量が少なくなったため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H28年度に実施予定であった細胞培養実験の一部は、H29年度に実施する計画であり、次年度使用額はその実験費用に充てられる。
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