Development of bioactive ceramics using cellulose/apatite composite spherical beads

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05050
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Kumamoto Industrial Research Institute
• Principal Investigator: Shirosaki Tomohiro 熊本県産業技術センター(ものづくり室、材料・地域資源室、食品加工室), その他部局等, 研究参事 (70554054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高藤 誠 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50332086) ; 龍 直哉 熊本県産業技術センター(ものづくり室、材料・地域資源室、食品加工室), その他部局等, 研究主任 (90743641)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: セルロース / 球状粒子 / リン酸カルシウム / ヒドロキシアパタイト / リン酸三カルシウム / 多孔質材料

Outline of Final Research Achievements

Carboxylated cellulose microbeads with different particle size and the amount of carboxy groups were prepared. Cellulose/apatite composites were prepared using the carboxylated cellulose microbeads as template. Macroporous ceramics were prepared by calcination of the composites.The compressive strength and crystal structure of the resulted macroporous calcium phosphate ceramics could be controlled by the amounts of carboxyl groups of cellulose spherical microbeads and additional amounts of the template microbeads. Furthermore, macroporous ceramics with continuous pores could be prepared using cellulose microfiber and microbeads at the same time.

Free Research Field

高分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した多孔質セラミックスのテンプレートとして用いたマイクロ球状粒子は、植物由来のセルロースを原料としており、脱石油由来マイクロビーズとして期待される材料を、セルロースナノファイバーを調製する技術を応用して更に発展させたものである。簡便な方法で均質で連続した空孔を持ち、骨や歯の代替材料として十分な強度をもったアパタイトを得る方法を確立し、アパタイトの結晶構造へのテンプレート粒子の影響を科学的に検証しており、社会的意義と共に学術的意義も高い成果である。