2015 Fiscal Year Annual Research Report
新生骨置換を促進するリン酸三カルシウム系セラミック材料の開発と評価
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25350554
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
橋本 和明 千葉工業大学, 工学部, 教授 (90255159)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | バイオセラミックス / β型リン酸三カルシウム / 生体吸収性材料 / 置換固溶体 / 生体必須元素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
β型リン酸三カルシウム(β-TCP)系セラミックスのインプラント材料は骨吸収性を有して生体骨と早期に置換する骨置換材料として注目されている。この研究は，生体の必須元素を用いてβ-TCP の固溶体を形成させ，その固溶メカニズムと固溶量等を制御し，得られたβ-TCP の生体内での溶解性や材料強度を中心として焼結体の微構造を制御することにある。
β-TCP構造中のCaサイトおよびPサイトには，-P(1)-Ca(4)-Ca(5)-に列ぶAカラムと，-P(2)-Ca(2)-Ca(1)-Ca(3)-P(3)-に列ぶBカラムとがあり，このうちCa(4)サイトは席占有率0.5の空孔をもつ特異なサイトである。1価金属イオンはAカラムのCa(4)サイトに空孔を埋めるように全陽イオンサイトに対して 9.1mol%置換固溶した(Ca(4)+□= 2M)。2価金属イオンはCa(5)サイトに置換固溶した後，Ca(4)サイトに順次置換して13.4mol%固溶した(2Ca(5)+Ca(4)+□=3M+□)。3価金属イオンはCa(5)サイトに置換固溶すると同時にCa(4)を電荷補償するためにすべて空孔にした(2Ca(5)+Ca(4)+□=2M+2□)。一方，Pサイトに置換固溶させる陰イオンの場合，SイオンはAカラムのP(1)サイトと置換固溶し，さらに同時に電荷補償をCa(4)サイトで行って14.3mol%固溶した。Vイオンは，すべてのPサイトに全率固溶した。さらにSiイオンはAカラムのP(1)サイトと部分置換固溶し，さらに同時に電荷補償をCa(4)サイトで行って4mol%固溶した。
得られた各種β-TCP固溶体の焼結体を用いて生理食塩水に浸漬した溶解性，骨芽細胞を用いた材料と細胞との相互作用をin vitro評価した。各種固溶体の形成によってβ-α転移温度の上昇にともない熱安定性が向上し，それにともない各種β-TCP固溶体の溶解性は低下した。骨芽細胞を用いた細胞評価では本研究で作成した各種β-TCP固溶体には，顕著な毒性を示すものはなく，いずれも骨芽細胞の骨形成を亢進させる結果を得た。
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