骨形成誘導機能を有するバイオアクティブ型チタン合金の開発

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21390523
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高田 雄京 東北大学, 大学院・歯学研究科, 准教授 (10206766)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金高 弘恭 東北大学, 大学院・歯学研究科, 准教授 (50292222) ; 清水 良央 東北大学, 大学院・歯学研究科, 助教 (30302152)
• Keywords: チタン / マグネシウム / 骨誘導 / インプラント / 生体材料

Research Abstract

本研究課題では、骨形成初期に骨様組織に濃縮するMgをトリガーとし、骨形成の誘導を促すことができるTi-Mg合金を開発することを目的とした。初年度は、Ti-Mg合金の作製方法を確立し、機械的性質および耐食性などの材料学的実験を行う予定であったが、TiとMgは融点が1000℃以上異なり、Mgの蒸気圧が1100℃で1atmを超えることから、融点の低いMgの蒸発を十分に抑えることができず、目的組成のTi-Mg合金を当初の計画通りの融解法では得ることができないことがわかった。
昨年度は、Ti箔を1mm厚のTi板に変更し、Mg塊をそのTi板で挟み、さらに、その外側をTi箔で2重に覆って融解を試みたところ、秤量では数mass%のMgを含むインゴットを得ることができた。しかし、EDSによる分析を行った結果、Mgの蒸着膜がTiに付着したものであり、固溶相を形成していなかった。TiとMgを真空封入し、TiとMg蒸気による気固反応を利用した試料作製を試みる予定であったが、大量に揮発したMg蒸気により、試料作製装置が故障し、高真空を得ることができなくなったため、試料作製装置の修理の間、試料作製実験を中断するに至った。昨年度に行った生物学的実験では、Mgイオンの安全性を確認したが、再現性を明らかにするため、Mgイオン濃度を30ppm(コントロール)～1000ppmに制御した細胞培養液中で細胞培養を行い、DNAおよびALP活性値の変化を再測定した。1000ppm以下におけるALP活性値を測定したところ、5日間の培養において、1000ppmのMgイオンの存在で、ALP活性値がコントロールの比べ有意に増加し、Mgイオンの細胞活性の再現性が確認できた。