Functionalization of implant by bio-active coating with ion release and high bonding strength

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02448
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: UEDA Kyosuke 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40507901)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 成島 尚之 東北大学, 工学研究科, 教授 (20198394) ; 李 誠鎬 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20850001) ; 小笠原 康悦 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (30323603) ; 金高 弘恭 東北大学, 歯学研究科, 教授 (50292222)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 生体内溶解性 / 生体活性ガラス / 骨適合性 / 抗菌性 / RFマグネトロンスパッタリング法 / ゾルゲル・ディップ法 / 密着性 / 擬似体液浸漬

Outline of Final Research Achievements

A coating process of bio-dissolvable bioactive glass with antibacterial elements was developed to provide bone compatibility and antibacterial properties to dental implants made of Ti. The coating films were prepared on the mirror-finished abutment by RF magnetron sputtering and, on the screw-shaped and roughened root by a sol-gel dip method. The coating films had high adhesion, dissolved in simulated body fluid, and the release of antimicrobial elements was detected, indicating antibacterial activity.

Free Research Field

医用材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

抗菌元素として銅および亜鉛を選択し、生体活性ガラスコーティング膜への導入方法を確立できた。スパッタリング法においてはターゲット作製条件および成膜時のRF出力が、ゾルゲル法では焼成時のチタン基板との反応が、それぞれ影響することを明らかにした。
チタンの有する骨形成能を発揮させるために、生体内における完全溶解という新しい概念を提案し、抗菌性と骨適合性を両立させた生体活性ガラスコーティング設計指針と作製プロセスを確立できた。