| 研究課題/領域番号 |
13555173
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
春日 敏宏 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (30233729)
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| 研究分担者 |
新家 光雄 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (50126942)
早川 知克 名古屋工業大学, 工学研究科, 助手 (00293746)
野上 正行 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (90198573)
服部 友一 名城大学, 理工学部, 助教授 (40172936)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
9,700千円 (直接経費: 9,700千円)
2003年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2002年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2001年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
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| キーワード | リン酸塩ガラス / 骨類似アパタイト / ガラス / 結晶化ガラス / 生体活性 / 擬似体液 / チタン合金 / 高強度 |
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| 研究概要 |
本研究では、β型チタン合金の表面を改質して生体活性化させようとする新規技術を開発することを目的とした。筆者らは、リン酸カルシウム系60CaO-30P_2O_5-3TiO_2-7Na_2Oガラスを独自に開発し、上記の設計合金に塗布して熱処理すると、合金と結晶化ガラスとの界面で組成傾斜層が自動的に生成して巧く接合できることを見いだした。上記チタン合金とは、800℃以上でよく反応した。とくにリン酸成分は、チタン合金表面に生成した酸化物層と反応し、拡散することが確認された。
この結晶化ガラスは、擬似体液に20日程度浸漬すると、表面に骨類似アパタイトが生成した。そしてさらに、結晶化ガラスを、蒸留水に浸漬して120〜180℃でオートクレーブすると、その表面でのアパタイト生成能が著しく向上した。オートクレーブすると、ガラス相の溶出が見られたが、結晶相の形態はほとんど変化しなかった。ガラス相に存在するTi周辺の結合状態が変化してアナタース型の状態となり、擬似体液に浸漬したとき、アナタース表面でTi-OHが形成され。骨類似アパタイトの核生成を誘起しているものと推察された。さらに、透過型電子顕微鏡観察から、オートクレーブした結晶化ガラス表面には、極めて薄い、カルシウム成分に富むアモルファス相が形成され、これが、擬似体液中で優先的に溶解してカルシウム成分を徐放し、試料表面付近でのアパタイトの過飽和度を上昇させるため、アパタイト生成能が向上すると考察された。
この結晶化ガラス処理した丸棒状のチタン合金を、家兎の大腿骨に埋入して、動物実験を行った。移植4週間後、新生骨が試料表面に部分的に接触していた。移植1年後の試料は、十分に成熟した骨組織に取り囲まれていた。本実験の処理チタンは良好な骨伝導性を示すことがわかった。
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