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ガラスを用いた生体活性セメントの硬化、反応機構

研究課題

研究課題/領域番号 03455015
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 広領域
研究機関京都大学

研究代表者

小久保 正  京都大学, 工学部, 教授 (30027049)

研究分担者 中村 孝志  京都大学, 生体医療工学研究センター, 助教授 (10201675)
大槻 主税  京都大学, 工学部, 助手 (00243048)
研究期間 (年度) 1991 – 1992
研究課題ステータス 完了 (1992年度)
配分額 *注記
7,300千円 (直接経費: 7,300千円)
1992年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1991年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
キーワード生体活性 / セメント / ガラス / 凝固 / 硬化
研究概要

1.研究目的:本研究代表者らは最近、CaOとSiO_2を主成分とするガラス粉末をリン酸アンモニウム水溶液に混ぜると数分以内に固まり、生体骨と自然に結合し、しかもポルトランドセメントの3〜4倍の圧縮強度を示す生体活性セメントが得られることを見い出した。この種の材料は手術室で任意の形に成形できる骨修復材料として、また薬物を所望の場所に所望の速度で放出させる薬物担体などとして有用である。本研究は、同生体活性セメントの凝固硬化機構、並びに体液との反応機構を追究することを通して、上記の応用の可能性を明らかにすることを目的とする。
2.研究結果:CaO-SiO_2-P_2O_5-CaF_2系のガラス粉末とリン酸アンモニウムの水溶液を1g/0.5〜0.8mlの割合で混ぜると、一般に短時間で凝固し、凝似体液に侵漬すると比較的高い圧縮強度を示すセメントが得られる。ただし、その圧縮強度は、ガラスのCaO/SiO_2/P_2O_5比によって著しく変化し、CaO 47.1,SiO_2 35.8,P_2O_5 17.1,CaF_2 0.75重量比組成の時の最大値を示す。この組成からCaF_2を除去してもMgoを添加しても、圧縮強度は著しく低下する。ガラス粉末の粒度が5μmを越えると圧縮強度は低下する。水溶液のリン酸アンモニウム濃度が高くなると圧縮強度は高くなり、pH7.0〜8.3で3.7Mの時最大値を示す。この混合物の凝固は、ガラス粒子間に非晶質リン酸カルシウム相が生成することによって生じる。この非晶質リン酸カルシウム相は、ガラスから先ずカルシウムイオンが、続いてケイ酸イオンが溶出し、リン酸アンモニウム水溶液中のリン酸イオンと反応することによって形成される。この混合物の硬化は、擬似体液中でガラス粒子間に結晶性のアパタイトが生成することによって生じる。この際、混合物中で多量のカルシウムイオンとリン酸イオンがリン酸アンモニウムカルシウムー水和物の形で固定されれば、それが擬似体液中で多くの水酸アパタイトを生じ、より高い圧縮強度を与える。

報告書

(3件)
  • 1992 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (31件)

  • [文献書誌] T.Kokubo: "Bioactive Bone Cement Based on CaO-SiO_2-P_<>O_5 Glass" J.Am Ceram.Soc.74. 1730-1741 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nishimura: "A New Bioactive Bone Cement:Its Histological and Mechanical Characterizations" J.Appl.Biomater.2. 219-229 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kokubo: "Recent Porogress in Glass-Based Materials for Biomedical Applications" J.Ceram.Soc.Japan. 99. 965-973 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Otsuka: "A New Skeletal Drug Delivery System Containing Antibiotics Using Self-Setting Bioactive Glass Cement" Chem.Pharm Bull.40. 3346-3348 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小久保 正: "高機能骨修復用セラミックスの設計" The Bone. 6. 49-55 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yashihara: "Effects of glass composition on compressive strength of bioactive cement based on CaO-SiO_2-P_2O_5 glass powders" J.Mater.Sci,:Medicine.

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshihara: "Bioceramics,Vol.3" Rose-Hulman Institute of Technology, 371 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kokubo: "Proceeding of International Congress on Glass,Vol.1" Sociedad Espanola de Ceramica y Vidrio, 239 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kokubo: "Bioactive Bone Cement Based on CaO-SiO_2-P_2O_5 Glass" J. Am. Ceram. Soc.74. 1739-1741 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Nishimura: "A New Bioactive Bone Cement: Its Histological and Mechanical Characterizations" J. Appl. Biomater.2. 219-229 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kokubo: "Recent Progress in Glass-Based Materials for Biomedical Applications" J. Ceram. Soc. Japan. 99. 965-973 (1991)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Otsuka: "A New Skeletal Drug Delivery System Containing Antibiotics Using Self-Setting Bioactive Glass Cement" Chem. Pharm. Bull.40. 3346-3348 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kokubo: "Design of ceramics for bone repairing" The Bone. 6. 49-55 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Yoshihara: "Effects of glass composition on compressive strength of bioactive cement based on CaO-SiO_2-P_2O_5 glass powders" J. Mater. Sci.: Medicine.

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    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Yoshihara: "Bioceramics, Vol. 3" Rose-Hulman Institute of Technology. 371 (1992)

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    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kokubo: "Proceeding of International Congress on Glass, Vol. 1" Sociedad Espanola de Ceramica y Vidrio. 239 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Otsuka: "A New Skeletal Drug Delivery System Containing Antibiotics Using Self-Setting Bioactive Glass Cement" Chem.Pharm.Bull.40. 3346-3348 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 小久保 正: "ガラスと水溶液の反応:その機能性材料への応用" ニューガラス. 7. 102-107 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 小久保 正: "生体活性を有する骨修復材料の設計" 病態生理. 11. 535-531 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 小久保 正: "高機能骨修復用セラミックスの設計" The Bone. 6. 49-55 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yoshihara: "Effects of glass composition on compressive strength of bioactive cement based on CaO-SiO_2-P_2O_5 glass powders" J.Mater.Sci.:Medicine.

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yoshihara: "Bioceramics,Vol.3" Rose-Hulman Institute of Technology, 371 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kokubo: "Proceeding of International Congress on Glass,Vol.1" Sociedad Espanola de Ceramica y Vidrio, 239 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] T.KOkubo: "Bioactive Bone Cement Based on CaOーSiO_2ーP_2O_5" J.Amer.Ceram.Soc.74. 1739-1741 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] N.Nishimura: "A New Bioactive Bone Cement:Its Histological and Mechanical Characterizations" J.Appl.Biomater.2. 219-229 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kokubo: "Recent Progress in GlassーBased Materials for Biomedical Applications" J.Ceram.Soc.Japan. 99. 965-973 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 小久保 正: "常温で固まり骨と結合するセラミックス" 化学と工業. 44. 1922-1925 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 小久保 正: "ガラスから作られる生体活性材料" 金属. 61. 30-36 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yoshihara: "Effects of Glass Composition on Conpressive Strength of Bioactive Cement Based on CaOーSiO_2ーP_2O_5 Glass Powders" J.Ceram Soc.Japan.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yoshihara: "Bioceramics,Vol.3" RoseーHulman Institute of Technology, (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] N.Nishimura: "Bioceramics,Vol.4" ButterworthーHeinemann, 378 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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