High performnce functionalization of Zr alloys to decrease MRI artifact

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H04464
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90120:Biomaterials-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: Hanawa Takao 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ジルコニウム合金 / 低磁性 / 結晶構造 / 耐食性 / 細胞機能

Outline of Final Research Achievements

Corrosion resistance of Zr-14Nb-5Ta alloy, which is Zr-14Nb-5Ta-1Mo alloy with Mo removed, was evaluated. We also clarified the cellular function of Zr-14Nb-5Ta-1Mo alloy. Therefore, we succeeded in demonstrating the mechanical reliability and safety of these alloys.
The Zr-14Nb-5Ta alloy exhibits a low magnetic susceptibility and a low Young's modulus equivalent to those of the Zr-14Nb-5Ta-1Mo alloy. It was also found that, like Ti, it has good cell adhesion/proliferation properties and cell differentiation/mineralization ability on the alloy surface.

Free Research Field

材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

医療用新合金の基盤的研究を通じて、ジルコニウム（Zr）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ができた。これは、Zr合金の体系的学術構築を行う点で独創的であり、医療デバイスとして汎用的に使用できる低磁性Zr多元合金開発の基礎となるものである。現代医療において使用が必須の非貴金属材料の磁化率を低下させることで MRI アーチファクトを抑制すことが可能となり、Zr 合金の低磁性を活用し汎用的に医療で使用することを可能とし、Zr 合金の加工・熱処理プロセスを医療応用を目的として確立することができた。