カーボンナノチューブ被覆によるインプラント材料の骨伝導能の改善

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21592509
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 野谷 健一 北海道大学, 大学院・歯学研究科, 准教授 (70113602)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北川 善政 北海道大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (00224957) ; 山崎 裕 北海道大学, 北海道大学病院, 講師 (90250464) ; 宇尾 基弘 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (20242042)
• Keywords: カーボンナノチューブ / 生体適合性 / インプラント / 骨結合性 / ナノ材料

Research Abstract

カーボンナノチューブは生体親和性にも優れ、生体材料への応用も期待されている。本研究では歯科用及び医療用インプラント材料の表面をカーボンナノチューブで被覆する方法を模索し、ナノメートルレベルでの表面構造制御することにより、骨結合性に優れたインプラント体を開発することを目的として、チタン表面への種々の陽極酸化処理による、二酸化チタン被膜生成と表面の粗面化、および同酸化チタン被覆インプラントへのカーボンナノチューブのコーティングと細胞接着性の評価を行った。
陽極酸化にはフッ化物含有電解液中で低電圧で酸化を行う手法と高電圧でスパーク放電による絶縁破壊を利用した手法があり、前者では円筒状の規則性のある多孔質酸化皮膜が、後者ではランダムな貫通校を持つ酸化皮膜が生成し、その形状が大きく異なる。後者に関しては昨年度からナノチューブの付着性に優れることが判明しているが、前者の円筒状二酸化チタンに被覆された表面でも同様にカーボンナノチューブが良好に付着することが判明した。
陽極酸化されたチタンは本来、生体親和性に極めて優れる材料であるが、同材料にカーボンナノチューブを被覆したものについても細胞の付着・増殖性に優れ、特に細胞が材料表面に強固に付着することが判明した。これはカーボンナノチューブの微細構造と細胞表面の物理・化学的相互作用によるものと推測され、特に数十nmというカーボンナノチューブの微細繊維状構造と、脂肪表面の仮足などが、接触・結合しやすいことが一因では無いかと推測された。