Development of titanium alloy surface treatment method by Ca modification and basic research on promotion of bone formation and functional stability

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K19283
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57070:Developmental dentistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Ida Hiroto 東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (20746979)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 金属表面処理 / オッセオインテグレーション / 生体力学的評価 / 生体安全性

Outline of Final Research Achievements

We reported the clinical usefulness of acid-etched pure titanium screw with calcium modification as a biomaterial. Experimental results clarified that the novel calcium modification method developed by our group showed high osteogenic activity and in vivo stability by combining acid-etching treatment, suggesting that it is a useful screw surface treatment method. Calcium modified acid-etched pure titanium has superior features as a biomaterial showing increased new bone formation and osseointegration, and no significant toxicity by accumulation of metal ions, such as Ca, Ti, Al, and V in organs. Calcium-modified acid-etched pure titanium might be particularly suitable as a biomaterial of orthodontic mini screws.

Free Research Field

矯正歯科

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、チタン合金製スクリューの周囲の骨形成を促進させ、骨結合の強くなる技術の開発が目的である。製品段階でCa修飾を行った歯科矯正用アンカースクリューは、埋入時点でチタン合金表面にCaが存在することから、埋入初期から高いアパタイト形成能を有し、骨形成能に優れた材料であることが明らかとなった。
チタン合金へのCa修飾技術を応用した材料の開発は、申請者らのグループでしか為し得ない極めて独自性を有した研究である。また、この技術を人工関節に応用すると、人工関節の挿入部が残部の骨と強固に融合することが可能となるなど、医科領域においてもより優れた生体材料としての使用が見込まれる。