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ナノポーラス複合セラミックフレームにおける空間電荷分極と骨伝導機能

研究課題

研究課題/領域番号 12F02377
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 無機材料・物性
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

柿本 健一  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40335089)

研究分担者 DUBEY Ashutosh Kumar  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
DUBEY Ashtosh, Kumar  名古屋工業大学, 大学院工学研究科, 外国人特別研究員
DUBEY AshtoshKumar  名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2014年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードハイドロキシアパタイト / スパークプラズマ焼結 / 傾斜機能材料 / 多孔質 / 骨類似材料 / 無鉛圧電セラミックス
研究実績の概要

本研究は、「鉛を含まない圧電セラミックス」の新しい応用分野として骨疾患の治癒に有効作用する骨補修剤等の医用材料分野を切り拓くことを目的とした。最終年度はこれまでに見出した優れた分極能をもつ複合材料担体における電気物性と生体親和性に関わる評価結果等をさらに発展させて考察を深めた。
具体的には、熱刺激電流(TSC)測定し、開発材料の分極メカニズムには圧電性以外にもう一種類の空間電荷分極があることを見出した。すなわちハイドロキシアパタイト(HA)の電気伝導を支配するH+/OH-イオンの動きが明瞭化され、骨類似成分と圧電成分それぞれの特長を独立して引き継いだ複合材料担体(フレーム)の創出が成功したことを意味する。
さらに、開発材料と細胞接着に関する評価を実施するために、ヒト骨芽細胞(SaOS-2)を使用し、10%ウシ胎児血清およびペニシリン等を加えた培地を用いた細胞培養試験を実施した。その結果、開発した複合材料において明瞭な細胞増殖の加速が認められ、ハイドロオキシアパタイトの優れた生体親和性を低下させることなく、圧電性を新たに具備した表面活性効果が細胞増殖に一層反映されることを明らかとした。
総じて、骨類似成分のハイドロキシアパタイトと無鉛圧電体からなる様々な気孔率をもつ「ナノポーラス複合セラミック担体(フレーム)」の合成に成功し、研究目的を十分達成した。そこで、これらの成果を取りまとめて誌上および学会発表した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Piezoelectric Sodium Potassium Niobate Mediated Improved Polarizaition and in vitro Bioactivity of Hydroxyapatite2015

    • 著者名/発表者名
      A. K. Dubey et al.
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 5 号: 25 ページ: 19638-19646

    • DOI

      10.1039/c5ra00771b

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhanced Polarization of Hydroxyapatite using the Design Concept of Functionally Graded Materials with Sodium Potassium Niobate2014

    • 著者名/発表者名
      A. K. Dubey et al.
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 4 号: 47 ページ: 24601-24611

    • DOI

      10.1039/c4ra02329c

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface Charge Induced Enhanced Crystallization on the Piezoelectric Sodium Potassium Niobate Substrate2013

    • 著者名/発表者名
      A. K. Dubey, et al.
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 382 ページ: 7-14

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2013.07.026

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Space Charge Polarization Induced Augmented in vitro Bioactivity of Piezoelectrie (Na, K) NbO_32013

    • 著者名/発表者名
      A. K. Dubey, et al.
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 114 号: 12 ページ: 124701-124701

    • DOI

      10.1063/1.4822022

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multifunctional Properties of Multistage Spark Plasma Sintered HA-BaTiO_3-Based Piezobiocomposites for Bone Replacement Applications2013

    • 著者名/発表者名
      A. K. Dubey, et al.
    • 雑誌名

      J. Am. Ceram. Soc.

      巻: 96 号: 12 ページ: 3753-3759

    • DOI

      10.1111/jace.12566

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulsed Electric Field mediated in Vitro Cellular Response of Fibroblast and Osteoblast-like Cells on Ultrafine Grained Austenitic Stainless Steel Substrate2013

    • 著者名/発表者名
      A. Dubey, et al.
    • 雑誌名

      J. Mater. Sci.: Mater, in Medicine

      巻: 24(in press) 号: 7 ページ: 1789-1798

    • DOI

      10.1007/s10856-013-4921-6

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical Properties of Calcium Titanate : Hydroxyapatite Composites2012

    • 著者名/発表者名
      M. Pal, et al.
    • 雑誌名

      Ceramic Transactions

      巻: 235 ページ: 191-198

    • DOI

      10.1002/9781118511350.ch19

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Enhanced Polarizability of hydroxyapatite using the design Concept of Functionally Graded Materials with Sodium Potassium Niobate2014

    • 著者名/発表者名
      A. K. Dubey, et al.
    • 学会等名
      13^<th> Asian Bioceramics Synmposium
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Promotion of the Wet Etching Reaction in Lead-free Alkali Niobate Piezoelectric Ceramics by Ultarviolet Irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Sumiya et al.
    • 学会等名
      6th International Workshop on Advanced Ceramics
    • 発表場所
      Erlangen, Germany
    • 年月日
      2014-09-28 – 2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Engineering of Lead-free Piezoelectric Ceramics and Composites for Energy Harvester2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kakimoto
    • 学会等名
      6th IEEE International Nanoelecronics Conference 2014
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニオブ系無鉛圧電体に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      柿本健一
    • 学会等名
      フルラス・岡崎記念会2014年度講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-06-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Engineering of Lead-free Piezoelectrics in Alkali Niobate Ceramic System2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kakimoto
    • 学会等名
      5^<th> Int. Symp. on Adv. Ceram.
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      2013-12-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無鉛圧電セラミックスの多機能性 : 電子部品から創エネルギーおよび医用材料2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kakimoto
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成25年度秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2013-11-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの外場環境下におけるドメインダイナミクス2013

    • 著者名/発表者名
      阿部航也, 他
    • 学会等名
      第4回U3マテリアルデザインフォーラム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2013-03-31
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ニオブ系無鉛圧電セラミックスの多孔質構造評価2013

    • 著者名/発表者名
      村岸拓哉, 他
    • 学会等名
      第4回U3マテリアルデザインフォーラム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2013-03-31
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Nanomedicine (Woodhead Publishing Series in Biomaterials)2012

    • 著者名/発表者名
      A. Dubey, et al.
    • 総ページ数
      704
    • 出版者
      Woodhead publishing, UK
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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