2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of bioactive cellulose nanofiber artificial bone inspired by three-dimensional structure of bone tissue
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18K19913
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
薮塚 武史 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (20574015)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | セルロースナノファイバー / アパタイト核 / 生体活性 / 擬似体液 / アパタイト形成能 / 人工骨 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト血漿とほぼ等しい無機イオン濃度を有する擬似体液（SBF）の2倍の濃度を有する水溶液を調製した。トリスヒドロキシメチルアミノメタンを溶解してpHを上昇させ、保持時間を変化させることで、アモルファスリン酸カルシウム微粒子（アパタイト核）を析出させ、濾過により回収した。アパタイト核をスラリー状のセルロースナノファイバーに混合してプレス成型を行い、乾燥させた。以上の工程により、複合体試験片を作製した。その後、アルキルケテンダイマー処理による表面改質を複合体試験片に施した。X線光電子分光法により表面微細構造の変化を調べたところ、アルキルケテンダイマー処理後の試験片表面では、アルキル基に由来する明瞭なピークが検出された。さらに接触角測定を行ったところ、アルキルケテンダイマー処理後では疎水性を示すことがわかった。
次いで、得られた試験片をSBFに浸漬し、試験片表面におけるアパタイト形成能を評価した。アルキルケテンダイマー処理により疎水化処理した複合体試験片をSBFに1日間浸漬すると、ヒドロキシアパタイトに特徴的な鱗片状結晶からなる薄膜が試験片表面全体で形成している様子が電界放出型走査電子顕微鏡で観察され、エネルギー分散型X線分析においてカルシウムとリンのピークが強く検出された。さらに、薄膜X線回折測定では、SBF浸漬1日後の試験片表面においてヒドロキシアパタイトに帰属される回折ピークが強く検出された。以上の結果から、セルロースナノファイバーにアパタイト核を複合化させた複合体は、疎水化処理を行った場合においても高いアパタイト形成能を発現することがわかった。
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