2022 Fiscal Year Annual Research Report
骨含有元素とチタンの合金化・複合化による骨形成能に優れた表面の創製
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20K05130
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
稗田 純子 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40566717)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | チタン合金 / 骨含有元素 / 非平衡合金 / 骨形成能 / プラズマプロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
疾病や事故により損傷した骨や歯の治療に用いられる体内埋入型Ti製部材(骨折固定具、人工関節や歯科インプラントなど)では、生体骨との良好な接着性に加えて、早期治療のために高い骨形成能が求められる。本研究では、生体適合性Ti合金としての骨含有元素とTiの合金の開発を目的として、高周波マグネトロンスパッタ法を用いて作製を試み、その結晶構造、表面特性、生体適合性について調査・検討を行った。
当該年度は、作製した様々なCa濃度のTi合金膜の結晶構造と生体適合性の評価を行った。さらに成膜時に加熱するための装置を製作し、成膜装置に組み込んで、Ti-Ca合金膜の作製を試みた。X線回折パターンおよび透過電子顕微鏡を用いた電子回折パターンから、いずれの組成のTi-Ca合金膜においても、Ti、Ca、Ca化合物に関するピークは存在せず、ハローパターンが見られ、結晶構造はアモルファスであることがわかった。生体適合性評価では、Ti-Ca合金膜はTiと同程度の細胞生存率を示し、生体適合性に問題がないことがわかった。ただし、Ca濃度が高くなると、細胞培養中に細胞ごと膜が剥離したため、細胞生存率が減少した。透過電子顕微鏡による断面観察より、基板付近にCaが濃化していることがわかった。Caの濃度分布を均一にするために、試料作製時のターゲット構成について、さらなる改善点が見つかった。また、加熱を行っていないTi-Ca合金膜の結晶構造はアモルファスであったが、加熱を行うと結晶性の膜が形成された。
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