2022 Fiscal Year Annual Research Report
High performnce functionalization of Zr alloys to decrease MRI artifact
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19H04464
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
塙 隆夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蘆田 茉希 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (50708386)
中石 典子 (寺田) 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 技術職員 (60374550)
堤 祐介 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主席研究員 (60447498)
陳 鵬 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (70708388)
野村 直之 東北大学, 工学研究科, 教授 (90332519)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ジルコニウム合金 / 低磁性 / 結晶構造 / 耐食性 / 細胞機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、医療用新合金の基盤的研究を通じて、ジルコニウム合金の結晶組織、機械的性質、磁化率、耐食性、安全性、生体機能の関係を学術的に明らかすることを目的する。
Zr-14Nb-5Ta-1Mo合金に対して、骨芽細胞様細胞MC3T3-E1を用いてその接着性、増殖性、分化能及び石灰化能の評価を行い、Tiと比較検討した。その結果、培養時間と共に細胞数は増加していたが、Zr合金はTiと比較して細胞増殖性はやや良好であった。細胞内ALP活性の発現量の変化傾向はZr合金とTiはほぼ同等であり、6,8,14日目にはTiでの細胞内ALP活性の発現量が高かった。ARS染色の結果、Ti表面ではZr合金に比べて染色面積が広く、石灰化物のCaイオン定量ではTiが多少優れていた。つまり、Tiと同様に細胞接着性・増殖性及び合金表面上での細胞分化能・石灰化能は良好であることが明らかになった。
また、Zr-14Nb-5Ta合金は、Zr-14Nb-5Ta-1Mo合金と同等の低磁化率、低ヤング率を示し、Zr-14Nω5Ta合金はβ安定化元素であるMoをZr-14Nb-5Ta-1Mo合金から除いたことによってわずかにω相量が増加し、引張強さが向上し、Zr-14Nb-5Ta合金に冷間スウェージング加工を施すことで加工前の低い磁化率及びヤング率を維持でき、冷間スウェージング加工による組織の微細化によって、Zr-14Nb-5Ta合金は高強度化が可能であることが明らかになった。
さらに、Zr合金を医療機器として使用する際の、Ti合金、Co-Cr合金とのガルバニー腐食の電気化学的評価を行ったが、実用上問題とならないことを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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