Construction of inorganic/organic composite biomaterials accompanied with formation of hydroxyapatite

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02027
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Ohtsuki Chikara 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00243048)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: バイオマテリアル / 複合材料 / 人工骨 / ヒドロキシアパタイト / リン酸カルシウム / 生体活性セラミックス

Outline of Final Research Achievements

Calcium phosphate compound ceramics have been used as artificial bone to replace bone defects. However, conventional calcium phosphate ceramics have not achieved mechanical properties comparable to those of living bone. In this study, the conditions were explored for synthesizing inorganic/organic composite biomaterials by compositing ceramic particles such as calcium phosphate, organically modified silicate, and organically modified phosphate with hydrophilic polymers as a matrix, aiming to create an artificial bone with mechanical properties comparable to autologous bone. The results found that while ceramics induced the formation of hydroxyapatite (HAp) in the body fluid environment, the contribution from a certain amouts of functional groups incorporated in the polymers also appeared to have the effect of inhibiting HAp formation.

Free Research Field

生体材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人工骨は、損傷した骨組織を修復する医療機器として、臨床使用されている。従来の人工骨素材は、高い生物学的親和性を示すものの、力学的（機械）特性が天然の骨に及んでいない。しなやかさや切削性も併せ示す機械特性の人工骨用素材が求められている。人工骨は、生体から移植片を採取するリスクがなく、社会に普及できる技術である。本研究では、無機／有機複合生体材料によって人工骨用素材を開発することを目的にした。親水性高分子マトリックスとして、生体活性セラミックスのフィラーを含有した材料で、その合成が可能となる条件を明らかにしたことは学術的に意義深く、今後の医療技術の発展に大きく寄与する社会低意義を持っている。