Preparation of liquid-phase phosphate glass containing group 5 elements for bioadaptive materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18201
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90120:Biomaterials-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Lee Sungho 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20850001)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 生体活性ガラス / リン酸塩ガラス / ガラス網目構造 / 無機イオン溶出挙動 / 液相法

Outline of Final Research Achievements

Inorganic ions can stimulate the activity of cell functions at appropriate concentrations, but in excess can cause functional inhibition and cytotoxicity. Therefore, the releasing behavior of inorganic ions must be strictly controlled. In this work, liquid-phase method phosphate glasses containing group 5 elements, Nb and Ta, were prepared to control the releasing behavior of inorganic ions. From the structural analysis, the amount of Nb and Ta increases, a chain structure is formed by the cross-linking of phosphate units by Nb and Ta, and this structure improves the chemical durability. Moreover, Mg-containing liquid-phase phosphate glasses were prepared, and the chemical durability of the glasses was decreased with increasing amounts of Mg.

Free Research Field

生体材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

液相法により作製する生体用リン酸塩ガラスの作製プロセスを確立することは、従来の溶融法に比べより低いエネルギーでの材料合成を可能とする。加えて、ボトムアッププロセスであるため、溶融法では作製できない構造の形成が可能である。本研究では、Nb, Taがリン酸塩ユニットを架橋し鎖構造を形成しており、この構造は溶融法リン酸塩インバートガラスでは見られないものである。新たな構造を形成するプロセスとしての液相法は、無機イオンの溶出挙動の制御において非常に有用であり、無機イオンを活用するバイオアダプティブ材料の設計において重要なツールになり得ると考えられる。