2016 Fiscal Year Annual Research Report
Designing Nb-containing phosphate invert glasses with controlled ions-releasability
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26289238
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
春日 敏宏 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30233729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 浩孝 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20431538)
小幡 亜希子 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40402656)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リン酸塩ガラス / インバートガラス / ニオブイオン / マグネシウムイオン / 亜鉛イオン / 生体親和性 / 抗菌性 / ガラス構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RFスパッタ装置を用いてTi基板にZnO－CaO－P2O5－Nb2O5 ガラスのコーティングを試みた。ZnOの有無にかかわらず、約0.50 μm厚の均質なガラス薄膜を得ることができた。Znより電界強度の小さいCaを多く含む方が、ガラス中の結合が弱くなりスパッタしやすいと考えられた。条件によってはCa/P比の非常に高いガラス膜が得られた。
60CaO-30P2O5-10Nb2O5ガラスを擬似体液に浸漬したところ、表面にアパタイトの生成は見られなかったが、これを結晶化させるとアパタイト生成することがわかった。残留ガラス中のNbイオンは表面付近にゲル化して残留しアパタイト生成に貢献すると考えられた。
Nb2O5をZnOに置換すると、リン酸グループをつなぐ結合の数が減少し、溶出挙動については、各イオンの溶出量が増加した。Nb2O5が減少し、P-O-Nb結合が減少したことによって化学的耐久性が低下したと考えられる。配位数8のCaを、配位数4～6のZnで置換すると、リン酸鎖の切断が減少した。ZnOはP-O-Zn結合を形成し、リン酸グループを架橋する。ZnOが網目形成に寄与したことで、NbO6の量が増加した。ZnO含有により、ガラス構造中の結合の種類が多様化したことで、各イオンの溶出量は、ZnO含有量の増加に伴い低下した。抗菌性試験の結果、Znイオンによる細菌数の減少がみられた。ZnO含有量が少量であっても抗菌性があることを確認した。
CaO－P2O5－TiO2ガラスを分子動力学計算により解析したところ、TiO2はリン酸グループとCaO多面体構造に影響を与え、Ti-O-P結合を形成してガラスのネットワークを強固にすることが導出された。この結合は生体材料として重要な水の濡れ性向上に大きな役割を果たすことが示された。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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