Improvement in osteoinduction ability by apatite formation on titanium oxide nano-tubes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K10196
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
• Research Institution: Osaka Dental University
• Principal Investigator: NISHIDA Hisataka 大阪歯科大学, 歯学部, 講師(非常勤) (70448116)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関野 徹 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20226658) ; 本田 義知 大阪歯科大学, 歯学部, 教授 (90547259)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 酸化チタン / 生体材料 / 光触媒 / 骨誘導

Outline of Final Research Achievements

Titania Nanotubes(TNTs) are in the form of a multilayer tube with a lepidocrocite titanate structure and have a feature of adsorbing a large amount of molecules and ions. In this study, Taking advantage of its adsorptive ability, we expected to develop it as an advanced osteoinductive material, and prepared a composite of TNT and hydroxyapatite (HAp) using simulated body fluid (SBF).
UV irradiation in SBF solution caused oxygen deficiency in Ti3+, and water molecules dissociated and adsorbed on the TNTs surface, forming new hydroxyl groups and inducing apatite nucleation.
This composite material was found to have high osteoinductive ability, and we discovered the possibility of developing nanostructured titania as a biomaterials.

Free Research Field

ナノ材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人工骨補填材の研究はHApとβ-TCPがほとんどであり、光触媒担体であるチタニアとナノチューブ構造を掛け合わせた材料を応用する研究は少なく、世界を見ても先駆けていると考えられる。高比表面積であることや、イオンあるいは分子の優れた吸着能などのチタニアナノチューブ特有の特徴を活かしつつ、アパタイトと複合化することによりこれまでにない骨誘導能を付与することに成功した。この結果は、まだ解明できていないナノオーダー物質の生体材料展開への可能性を示した。本研究での知見をもとに、ナノ材料科学を医科歯科学に融合した学際領域において新しい学問体系の構築に前進したと考えられる。