2015 Fiscal Year Annual Research Report
骨コラーゲン成分を利用した骨・バイオセラミックスのレーザ接合に関する基礎研究
| Project/Area Number |
26560197
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
但野 茂 北海道大学, -, 名誉教授 (50175444)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 生物・生体工学 / 材料加工・処理 / 生体材料 / 再生医学 / セラミックス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
体内で骨組織と強固な結合が要求される人工関節やインプラントには、生体適合性や骨癒合性の高いバイオセラミックスが利用されている。本研究では、レーザ光を用いたバイオセラミックスと生体骨組織の接合技術を提案し、実用化の可能性を探ることにある。本研究期間内に以下のことを明らかにした。
１）接合部およびG-HApの強度向上による適用範囲拡大：ウシ骨試料にG-HAp試験片（板厚1mm）を多点接合し、せん断接合強度が21Ｎ（目標値）以上になる方法を検討した。重ね継手で良好な接合の実績は厚さ1mmのG-HApであるが、より厚いG-HApに対して、接合部のみを接合可能な板厚に成形するなど、接合可能な試験片形状を考案した。ほとんどの生体骨は楕円断面をしていることから、表面曲率の任意形状に対応させるための継手形状・接合方法を開発した。これにはG-HApのペーストを利用した。骨との接合強度が最大となるG-HApペーストの成形方法、製造方法、成分比を検討した。メッシュ状の金属体（チタンやステンレスなど）に対してG-HApを溶射した複合材料や機械的締結構造の金属体とG-HApとを接合した複合材料の可能性を探った。
２）接合品質に関する不安定要因の究明：レーザ加工パラメータと接合品質の関係を明らかにした。接合品質に影響する要因特性図を作成し、各種要因と加工条件裕度を明確にした。接合部の上面外観写真と接合部強度および接合部断面との関係を関連付け、評価基準を作成した。
３）レーザ照射生成物の骨細胞影響の確認：骨コラーゲンとG-HApによる発泡生成物の毒性試験を行った。これは通常の骨細胞培養実験環境下で実施した。発泡生成物には数マイクロ程度の気孔が含まれるので、それが細胞増殖のスカフォールドになる可能性がある。これは今後の課題である。
|
