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生体骨に類似した機械的特性をもつ生体活性人工骨の開発

研究課題

研究課題/領域番号 07558250
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関東京工業大学

研究代表者

吉村 昌弘  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (10016826)

研究分担者 岡本 健吾  三菱マテリアル(株), 中央研究所, 研究員
黒沢 尚  東京逓信病院, 整形外科, 部長(研究職)
井奥 洪二  山口大学, 工学部, 助教授 (60212726)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1996年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード水酸アパタイト / リン酸カルシウム / アパタイト複合体 / 生体親和性 / 破壊靭性 / ウィスカ- / 人工骨 / 破壊靱性 / 水熱合成 / 複合材料 / 生体活性セラミックス / リン酸三カルシウム
研究概要

整形外科領域において人工材料の使用頻度は年々増加している。ところが、臨床報告の蓄積に伴って、生体材料から受ける様々な問題点が明らかになってきた。特に、長期間使用した場合の問題点は、生体骨と材料との界面に生ずるゆがみ(ルーズニング)である。ルーズニングの原因は、(1)材料と生体骨との機械的特性(特に靭性)の違いが大きすぎること、(2)材料と生体骨との結合界面に柔軟性が乏しく、応力集中を受けることにある。本研究の目的は、ルーズニングを起こさない人工材料を開発することにある。そのためには、(1)と(2)を解決した高度な複合材料を作製する必要がある。従って本研究では生体骨の無機主成分である水酸アパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2:HA)を主成分とした複合材料の試作、特性の評価および動物実験を行った。
1.水酸アパタイトの構造相転移
精密に合成された化学量論比の水酸アパタイトはX線回析、熱分析などにより473-473Kに、単斜⇔六方の可逆的転移を示すことが分かった。
2.水酸アパタイトウィスカ-の開発
Ca(OH)2j、H3PO4および乳酸などのキレート剤を加えた溶液を200℃飽和水蒸気圧下で水熱処理することにより長さ30-50μm、太さ1-10μmの形状、組成のそろったウィスカ-を作製した。組成はややCa欠損であったが、これにCaCO3粉末を混ぜて600℃で招請することにより化学量論比(Ca/P=1.67)にする事ができる。
3.水酸アパタイトウィスカ/水酸アパタイト複合体の作製
生体親和性に優れた水酸アパタイト複合体をホットプレスおよびHIPを用いて世界で初めて作製した。破壊靭性は約2倍に向上した。
4.水酸アパタイト/生体活性ガラス複合体
水酸アパタイトと生体活性ガラスの積層により生体親和性のある複合セラミックスを作製した。界面にはβ-NaCaPO4が生成し、そこが弱い結合になることにより、破壊靭性は明らかに向上した。
5.水酸アパタイトあるいはリン酸カルシウム多孔組織のデザインおよび動物実験
生体骨とセラミックスが大きな接触面積を持ち、高度に複合化して一体化するために、水酸アパタイト、リン酸カルシウム(β-TCP)およびそれらの複合した多孔体セラミックスを作り、家兎を用いて骨形成およびセラミックスの吸収挙動を調べた。その結果ポアの大きさと分布、さらに水酸アパタイトとβ-TCPの割合によって骨形成速度を制御することが分かった。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Processing and Mechanical Properties of Hydroxyapatite Reinforced with Hydroxyapatite Whiskers" Biomaterials. 17. 1715-1723 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 井奥洪二: "アパタイトおよびリン酸カルシウム系生体材料" 無機マテリアル. 3. 412-418 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Hydroxyapatite/Hydroxyapatite (Whiskers) Composites without Sintering Aids-Mechanical Properties andn Microstructural Evolution" Bioceramics. 9. 153-156 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Bioactive Glass Laminated Composite-Fracture Behavior and Phase Compositiion" Bioceramics. 9. 177-180 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ioku: "Reaction of Porous β-TCP with Different Micro-Structure" Bioceramics. 9. 201-204 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Processing and Mechanical Properties of Hydroxyapatite Reinforced with Hydroxyapatite Whiskers" Biomaterials. 17. 1715-1723 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koji Ioku: "Apatite and Calcium Phospate Biomaterials" Muki-Materiaru. 3. 412-418 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Hydroxyapatite/Hydroxyapatite (Whiskers) Composites without Sintering Aids-Mechanical Properities and Microstructural Evolution" Bioceramics. 9. 153-156 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Bioactive Glass Laminated Composite-Fracture Behavior and Phase Compositiion" Bioceramics. 9. 177-180 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ioku: "Reaction of Porous beta-TCP with Different Micro-Structure" Bioceramics. 9. 201-204 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Processing and Mechanical Properties of Hydroxyapatite Reinforced with Hydroxyapatite Whiskers" Biomaterials. 17. 1715-1723 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 井奥洪二: "アパタイトおよびリン酸カルシウム系生体材料" 無機マテリアル. 3. 412-418 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Hydroxyapatite/Hydroxyapatite(Whiskers)Composites without Sintering Aids-Mechanical Properties andn Microstructural Evolution" Bioceramics. 9. 153-156 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Wojciech Suchanek: "Bioactive Glass Laminated Composite-Fracture Behavior and Phase Compositiion" Bioceramics. 9. 177-180 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ioku: "Reaction of Porous β-TCP with Different Micro-Structure" Bioceramics. 9. 201-204 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroyuki Takahashi, etc.: "Synthesis of Stoichiometric (Ca/P=1. 67)Hydroxyapatite by a “Gel" Route from the Aqueous Solution of Citric and Phosphonoacetic Acids" Eur. J. Solid State and Inorg. Chem. , “Advanced Materials". 32. 829-835 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Wojiciech Suchanek, etc.: "Biocompatible Whiskers with Controlled Morphology and Stoichiometry" J.Material Research. 10. 521-529 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 浅岡伸之、須田洋幸、吉村昌弘: "水熱法による水酸アパタイトウィスカ-の合成" 日本化学会誌. 1. 25-29 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Masahiro Yoshimura, etc.: "CaTiO3 Coating on TiAl by Hydrothermal-electrochemical technique" Intermetallics. 3. 125-128 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H. Yokozeki, K. Ioku, etc.: "Comparison of in vivo Porous Hydroxyapatite Reactions with those in frow-Type Simulated Physiological Solutions" Orthopaedic Ceramic Implants. 13. 1-5 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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