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

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21390523
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高田 雄京 東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (10206766)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金高 弘恭 東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (50292222) ; 清水 良央 東北大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (30302152)
• Keywords: チタン合金 / マグネシウム合金 / 骨誘導 / 骨形成 / Mgイオン / 細胞培養 / ALP / 血管内費細胞

Research Abstract

当初の計画では、TiとMgをアルゴンアーク溶解炉で融解し、Ti-Mg合金を作製する予定であったが、Mgが気散して合金化できなかった。そこで、1mm厚のTi板でMg塊を挟み、インゴットの作製を試みたが、Mgが気散しない程度の融解では、Ti中に金属Mgが分散し、TiとMgの固溶体は得られなかった。この問題点を解決するため、Tiの融点以下の1100℃でMgを加熱してMg蒸気の雰囲気を作り、その中にTiを保持する気固反応でTi表面にMg固溶体を形成する方法を考案した。TiとMgを石英管に真空封入し、長時間気固反応を進める方法で目的組成のMg固溶体を得ることが今後の課題となった。一方、並行して行ってきた生物学的実験では、Mgイオンの安全性と骨形成に及ぼす影響を知ることができた。Mgイオン濃度を30ppm（コントロール）～3000ppmに制御した細胞培養液（MEMおよびα-MEM）中で3種類の株化細胞(L929，MC3T3-E1，V79)を培養した結果、1000ppm以下のMgイオンの存在においてDNA量は減少せず、細胞増殖がコントロールと同等以上であった。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イオンが細胞を活性化した。そこで、ヒト血管内皮細胞と線維芽細胞を共培養した血管形成キット(kurabo)を使用し、血管内皮細胞の増殖、管腔形成を調べ、金属Mgを入れた系で血管増生が確認された。しかし、培養液中のpHがややアルカリ性を示しコントロールに比べ血管増生はやや抑制された。このことはMgイオンが、血管形成を含めた不要な炎症反応、肉芽形成を抑制する可能性があると考えられ、Mgイオンを微量で徐放できるTiのMg固溶体を新規機能材料として開発する必要性が明らかになった。

Current Status of Research Progress

Reason

23年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

23年度が最終年度であるため、記入しない。