2018 Fiscal Year Annual Research Report
Construction and evaluation of surface layered structure aimed for embody bio-harmonized materials
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18H01732
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
黒田 健介 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (00283408)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土屋 周平 名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (20569785)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生体親和性材料 / 表面改質 / 表面階層構造 / ウエットプロセス / 吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インプラント基材として，金属・合金，セラミックス焼結体，ポリマーを取り上げ，まず①材料ごとの親水化プロセスの最適化を行い，階層構造の下地を整備し，②その上に，単一物質として，イオンやポリペプチド，界面活性剤，タンパク質，薬剤などを吸着させるための条件最適化を行った．③工学的観点から，物質の吸着・脱離量や吸着・脱離速度などと材料表面の化学的特性の相関関係を明らかにし，④生体内・生体外の両面から評価することによって，細胞や細菌の接着・増殖に関する知見のみならず，生体反応についての知見も得て，⑤表面階層構造の持つどのような因子が生体反応に強い影響を与えるかについて検討した．その結果，金属とセラミックスの基材の表面親水化には，同一の処理法（蒸留水中水熱処理）が使用できるものの，ポリマーに対しては，その種類によって処理方法が異なり，水溶液浸漬と紫外線照射を組み合わせた処理が最適あることがわかった．金属とセラミックスは水酸基により親水化が生じ，ポリマーは主としてカルボキシル基の生成によるところが多いことがわかった．材料の抗菌性・細胞接着性は材料の種類，表面官能基の種類には依存せず，表面親水性に強く依存した．単一物質吸着についても，表面の親水性に強く依存したが，親水性官能基が電離するpHにも大きな影響を受けることがわかった．さらに，物質を材料表面に吸着させただけで，その物質の特性（抗菌性や抗炎症性など）を発揮することも動物実験により明らかとなった．
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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
材料の表面階層構造を厳密に構築するために必須となる材料表面の下地処理（親水化）は，全ての材料（金属，セラミックス，ポリマー）において完了した．その後，単一の各種機能性物質（イオン，たんぱく質，ポリペプチド，抗炎症薬）の表面吸着処理の最適化も完了し，工学的評価のみならず，一部は動物埋植評価まで完了している．
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| Strategy for Future Research Activity |
単一の各種機能性物質（イオン，たんぱく質，ポリペプチド，抗炎症薬）の表面吸着処理ならびに動物埋植評価を継続する．さらに，複数物質の段階的吸着ならびに同時吸着実験を進め，作製プロセスの最適化の観点だけでなく，複数物質の吸着メカニズムの推定や吸着物質の効能発現の観点からも生体内外評価を継続する．二物質吸着試験が完了の後は，三物質にまで吸着物質を拡張し，二物質吸着において得られた知見を検証する．
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