超高密度度表面電荷の付与によるポーラスβ-TCPの骨形成能の制御

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K09990
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 山下 仁大 東京医科歯科大学, 歯学部, 非常勤講師 (70174670)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野崎 浩佑 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (00507767) ; 橋本 和明 千葉工業大学, 工学部, 教授 (90255159)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: β-TCP / 表面電荷 / 超高密度表面電荷 / カルシウム欠損

Outline of Annual Research Achievements

非吸収性のハイドロキシアパタイト(HA)に対してβ-リン酸三カルシウム(β-TCP) は生体内で自家骨に置換される利点を持つため歯科のみならず整形外科においても人工骨として広く用いられている．しかしながら臨床応用されているβ-TCP は吸収速度が速く生体内で骨置換の前に力学強度が低下する欠点をもつ．本研究では電気分極処理による超高密度表面電荷をβ-TCPに誘起することにより，β-TCPの優れた骨伝導能を保持しながら過度の吸収性を抑制し自家骨への置換速度を制御し，同時に自己組織化(骨形成)を促進し，緩やかな生体吸収を有するβ-TCP骨充填材料の開発を目指す．表面電荷の誘起にはセラミックス内部での双極子モーメントの制御が必須である．本研究では，β-TCPのCaイオン欠損量を制御するために，様々な濃度のナトリウムイオンの固溶体（Na-β-TCP）を作製した．結晶構造解析とその精密化の結果より，ナトリウムイオン量の増加に伴い，Ca欠損量が低下することが明らかとなった．電気的特性を評価したところ，加熱によりNa-β-TCPの交流電気伝導率σACが増加した．また，Naイオン固溶量増加に伴い交流電気伝導率σACは低下した．また，それぞれ試料を電気分極処理により分極し，蓄積電荷量を熱刺激脱分極電流測定により計測したところ，Ca欠損量の増加に伴い，蓄積電荷量が低下することが明らかとなった．このことは，超高電荷密度を有するβ-TCPを作製するための材料設計の指針となることが示唆される．