2018 Fiscal Year Research-status Report
有機－無機プロセスを用いた骨内インプラント材の先進的表面の設計開発
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18K09634
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| Research Institution | Aichi Gakuin University |
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Principal Investigator |
永井 亜希子 愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (40360599)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野崎 浩佑 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (00507767)
堀内 尚紘 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (90598195) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 配向性ナノセラミックスシート / 有機ー無機プロセス / ハイドロキシアパタイト粒子 / 細胞培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、歯科インプラント材料の高機能化に役立つ、新しいバイオナノ界面モデルの提案を目的としている。具体的には、細胞の足場となる歯科インプラント材料の表面を形成するための無機材料の表面ナノ・ミクロ構造を、有機分子の自己組織化秩序を利用した集合体をテンプレートとすることで適切に制御して作成し、この表面を用いた生体との相互作用が、適材適所にコントロール可能となることを目指した。
平成30年度は、有機分子に脂肪酸を用い、その自己集合構造により形成される脂肪酸カルシウムを反応場に利用した水熱合成法により、ナノ・サブマイクロオーダーの構造を有するハイドロキシアパタイト粒子を合成した。添加する脂肪酸の種類を変化させることでその成長方向を規定し、濃度を変化させることによりナノオーダーの長距離秩序状態を変化させ自己組織化の程度を適切に制御して、生成物の形状制御が可能とした。得られたハイドロキシアパタイト粒子は、透過型電子顕微鏡による観察、Ｘ線回析法やフーリエ変換赤外分光法にて、物性解析を行った。次いで、ハイドロキシアパタイト粒子と有機分子との架橋形成を促進させ両親媒性分子とし、気―水界面にて単層膜を形成させた。この膜をガラス基板の片面にディップコーティングにて移しとり成膜した。成膜したナノシートの接着強度の強化と、有機分子を除去するため焼結した。
上記新規表面改質にて開発した材料表面の物性評価と、表面が与える細胞への影響について、培養細胞を用いた調査・研究を開始している。
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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
おおむね順調に進展している、を選択した理由は、均一でナノオーダーの構造を有する均一なハイドロキシアパタイト粒子を合成できたこと、作成したハイドロキシアパタイト粒子と有機分子を架橋形成させ両親媒性分子とし、気―水界面にて単層膜を形成できたこと、ディップコーティングにてガラス基板上に移しとり成膜できたこと、が要因として挙げられる。均一な無機粒子を合成するには、最初に形成される核形成や、その成長速度などについての精密な制御が必要であり、多くの研究が行われてきた。本提案では、有機分子の自己集合構造により形成される脂肪酸カルシウムを反応場に利用することにより、課題をクリアした。
形成されたナノシートの詳細な物性評価はこれからではあるが、焼結後膜が基板から剥離することなく通常の細胞培養操作を行うことができているため、現在の作成方法で今後の材料―細胞相互作用の調査を行っていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策については、作成したハイドロキシアパタイトナノシートの詳細な物性評価を行うこと、そのシート上で骨組織に関連した細胞の培養を行い、材料―細胞相互作用を調査すること、を予定している。ハイドロキシアパタイト結晶は結晶面が二つあり、結晶成長を制御することでその形態や配向性を制御する研究が報告されている。それら研究結果を踏まえて、本提案である、脂肪酸をテンプレートとした低温・低圧の環境調和型水熱合成法により作成したハイドロキシアパタイト粒子により形成される薄膜が、いかなる表面を形成しているのか、また骨関連細胞を用いて、その挙動に与える影響について観察を行っていく。
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| Causes of Carryover |
旅費が予定より少なかったため、次年度使用額が生じた。物品費に振り替える予定とした。
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