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非晶質リン酸カルシウム薄膜を担体とした骨形成タンパク質の徐放性制御

研究課題

研究課題/領域番号 17K06812
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関東北大学

研究代表者

上田 恭介  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40507901)

研究分担者 成島 尚之  東北大学, 工学研究科, 教授 (20198394)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードインプラント / コーティング / 非晶質リン酸カルシウム / 骨形成能 / 抗菌性 / 生体内溶解性 / 細胞毒性 / 元素添加 / スパッタリング / 生体吸収性 / 材料加工・処理 / 生体材料 / 骨形成タンパク質 / 溶解性
研究成果の概要

Ti製硬組織代替デバイスの骨との迅速かつ強固な結合および抗菌性の両立を目指し、非晶質リン酸カルシウム(ACP)の生体内溶解性に着目した表面処理方法を構築した。RFマグネトロンスパッタリング法により作製した膜厚0.5μmのACPコーティング膜に骨形成タンパク質(BMP)を担持させることができた。ACPコーティングの溶解に伴うBMPの徐放を確認できた。ターゲット組成を変化させることで、AgおよびTaを供添加したACPコーティング膜を作製できた。Ta添加による溶解性の抑制とAgイオンの放出による抗菌性発現を達成できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた、ACPとタンパク質の複合化技術や元素添加によるACPの溶解性制御は、生体内溶解性ACPの新規活用方法を学術的根拠を基に提案するものである。これまで高分子材料が大半を占めていた薬剤輸送システムに対し、セラミックス系材料であるACPという新たな候補を与え、医療技術のブレークスルーに貢献できると考える。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of Ag and Ta co-doped amorphous calcium phosphate coating films by radiofrequency magnetron sputtering and their antibacterial activity2020

    • 著者名/発表者名
      J. Wu, K. Ueda and T. Narushima
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. C

      巻: 109 ページ: 110599-110599

    • DOI

      10.1016/j.msec.2019.110599

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱酸化法によるTi-Au合金へのチタニアコーティング膜の作製とその可視光応答光触媒活性による抗菌機能化2020

    • 著者名/発表者名
      上田恭介, 上田隆統志, 成島尚之
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 55 ページ: 146-149

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Ag- and Ta-containing amorphous calcium phosphate films formed on titanium substrates by RF magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      J. Wu, K. Ueda, T. Narushima
    • 雑誌名

      Proceedings of The 14th World Conference on Titanium

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of photocatalytically active TiO2 layers on Ti-Nb alloys by two-step thermal oxidation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Sado, T. Ueda, Y. Tokuda, N. Sato, K. Ueda, T. Narushima
    • 雑誌名

      Matererial Transactions

      巻: 60

    • NAID

      130007695362

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible‐light‐responsive antibacterial activity of Au‐incorporated TiO 2 layers formed on Ti?(0?10)at%Au alloys by air oxidation2019

    • 著者名/発表者名
      Ueda Takatoshi、Ueda Kyosuke、Ito Koyu、Ogasawara Kouetsu、Kanetaka Hiroyasu、Mokudai Takayuki、Niwano Yoshimi、Narushima Takayuki
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      巻: 107 号: 5 ページ: 991-1000

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36624

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antibacterial activity of Ag nanoparticle-containing hydroxyapatite powders in simulated body fluids with Cl ions2019

    • 著者名/発表者名
      Gokcekaya Ozkan、Ueda Kyosuke、Ogasawara Kouetsu、Narushima Takayuki
    • 雑誌名

      Materials Chemistry and Physics

      巻: 223 ページ: 473-478

    • DOI

      10.1016/j.matchemphys.2018.11.015

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] チタンへの骨適合性コーティング2018

    • 著者名/発表者名
      上田恭介, 上田隆統志, 佐藤直生, 成島尚之
    • 雑誌名

      表面技術

      巻: 69 ページ: 341-345

    • NAID

      130007586417

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication and bioresorbability of Ag- and Ta-containing amorphous calcium phosphate films formed on titanium substrates by RF magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      J. Wu, K. Ueda, T. Narushima
    • 学会等名
      The 14th World Conference on Titanium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of carbon / nitrogen-added TiO2 layers on Ti by two-step thermal oxidation and their visible-light photocatalytic activity2019

    • 著者名/発表者名
      R. Koizumi, N. Sato, T. Ueda, K. Ueda, K. Ito, K. Ogasawara, T. Narushima
    • 学会等名
      4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of antibacterial activity of Ag- and Ta-containing amorphous calcium phosphate films2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Wu, Kyosuke Ueda, Koyu Ito, Kouetsu Ogasawara, Takayuki Narushima
    • 学会等名
      日本金属学会第165回大会(2019年秋期)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ti-Au合金表面に作製したAu添加TiO2膜の可視光照射下における抗菌能2019

    • 著者名/発表者名
      上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、金高弘恭、目代貴之、庭野吉己、成島尚之
    • 学会等名
      日本防菌防黴学会 第46回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 二段階熱酸化によるチタンへの炭素・窒素含有TiO2膜の作製と可視光応答型光触媒活性2019

    • 著者名/発表者名
      古泉隆佑、佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ・日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 実用歯科用チタン合金表面に作製した炭素・窒素含有TiO2膜の可視光応答性評価2019

    • 著者名/発表者名
      古泉隆佑、佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      第2回日本金属学会第7分野講演会「金属系バイオマテリアルサイエンスの新展開(II)」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 254.古泉隆佑、佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之2019

    • 著者名/発表者名
      古泉隆佑、佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会第166回大会(2020年春期)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 骨形成能向上を目的としたリン酸カルシウムコーティングとその展望2019

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、成島尚之
    • 学会等名
      第39回日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Au蒸着Ti基板の大気参加によるAu添加TiO2膜の作製およびその可視光誘起抗菌能2019

    • 著者名/発表者名
      上田隆統志、佐藤直生、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、目代貴之、金髙弘恭、成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会第164回大会(2019年春期)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Dissolution behavior of Ag- and Ta-containing amorphous calcium phosphate films in simulated body fluids2019

    • 著者名/発表者名
      J. Wu, K. Ueda, T. Narushima
    • 学会等名
      日本金属学会第164回大会(2019年春期)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-17合金の時効析出に及ぼす酸素濃度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、福島涼太、北嶋具教、成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会第164回大会(2019年春期)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高酸素含有α+β型Ti-Nb合金の開発2018

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、大宮正仁、加藤広太郎、成島尚之
    • 学会等名
      軽金属学会第134回春期大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 二段階熱酸化による歯科用Ti合金上へのTiO2膜作製と抗菌性評価2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ・日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会「女性研究者が語るバイオマテリアル研究」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of Ag and Ta-containing amorphous calcium phosphate films by RF magnetron sputtering and their bioresorbability2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Wu, Kyosuke Ueda, Koyu Ito, Kouetsu Ogasawara, Takayuki Narushima
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ・日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会「女性研究者が語るバイオマテリアル研究」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 二段階熱酸化により実用Ti合金上に作製したTiO2膜の性状と処理条件の関係2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会第163回大会(2018年秋期)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Noble metal containing TiO2 layers formed by air oxidation and their photocatalytic activity under visible-light irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Haonan Meng, Takatoshi Ueda, Naoki Sato, Kyosuke Ueda, Takayuki Narushima
    • 学会等名
      日本金属学会第163回大会(2018年秋期)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of Ag containing amorphous calcium phosphate films with various Ta contentns by RF magnetron sputtering and their bioresorbability2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Wu, Kyosuke Ueda, Koyu Ito, Kouetsu Ogasawara, Takayuki Narushima
    • 学会等名
      日本金属学会第163回大会(2018年秋期)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱酸化法を用いた歯科用チタン合金の抗菌化表面処理2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、成島尚之、伊藤甲雄、小笠原康悦
    • 学会等名
      軽金属学会第135回秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Ta, Ag含有非晶質リン酸カルシウム薄膜の作製と擬似体液中における溶解挙動2018

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、Wu Jun、成島尚之
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-17合金の時効析出挙動に及ぼす系元素の影響2018

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、福島涼太、板橋央樹、成島尚之、北嶋具教
    • 学会等名
      SIPシンポジウム「大型精密鍛造シミュレータを用いた革新的新鍛造プロセス開発と材料・プロセスデータベース構築」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 二段階熱酸化法による歯科用チタン合金への可視光応答型抗菌化表面処理2018

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、佐藤直生、上田隆統志、成島尚之、伊藤甲雄、小笠原康悦、目代貴之
    • 学会等名
      学際・国際的人材養成ライフイノベーションマテリアル創製共同研究プロジェクト 生体医療・福祉材料分野 平成30年度分科会(全体会議)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication and bioresorbability of Ag-containing amorphous calcium phosphate films with various Ta contents2018

    • 著者名/発表者名
      J. Wu, K. Ueda, K. Ito, K. Ogasawara, T. Narushima
    • 学会等名
      2018 13th International Workshop on Biomaterials in Interface Science
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antibacterial activity of TiO2 layers formed on Ti-Au alloys by thermal oxidation2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Narushima, Takatoshi Ueda, Naoki Sato, Kyosuke Ueda, Koyu Ito, Kouetsu Ogasawara, Hiroyasu Kanetaka
    • 学会等名
      Finland-Japan Workshop: The next generation medical engineering in biomaterials, Joint with 3rd Bone and Biomaterials Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Formation and antibacterial activity of TiO2 layers on Ti-Au alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Narushima, Kyosuke Ueda, Takatoshi Ueda, Naoki Sato
    • 学会等名
      15th International Symposium on Functionally Graded Materials, (ISFGMs2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Visible-light-driven antibacterial properties of Au-added TiO2 layers formed by thermal oxidation2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ueda, N. Sato, K. Ueda, K. Ito, K. Ogasawara, T. Mokudai, H. Kanetaka, T. Narushima
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-3)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bio-functionalization of amorphous calcium phosphate films by element addition2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, J. Wu, K. Ito, K. Ogasawara, T. Narushima
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-3)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RFマグネトロンスパッタリング法による元素添加生体内溶解性非晶質リン酸カルシウム膜の作製とその評価2018

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、Jun Wu、成島尚之、小笠原康悦
    • 学会等名
      スパッタリングおよびプラズマプロセス研究部会(SP部会)、第160回定例研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ag含有非晶質リン酸カルシウムコーティングによる硬組織代替デバイスへの抗菌性と骨形成能の付与2017

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、井上紅花、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      第37回日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] RFマグネトロンスパッタリング法によるAg含有非晶質リン酸カルシウム膜の作製と評価2017

    • 著者名/発表者名
      井上紅花、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ・日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会「バイオマテリアル研究 東北地区交流会」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Ag含有リン酸カルシウム焼結体の溶解性および抗菌性評価2017

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、O. Gokcekaya、伊藤甲雄、小笠原康悦、金髙弘恭、中野貴由、成島尚之
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成29年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] NbとAgを添加した非晶質リン酸カルシウム膜の溶解性と抗菌性2017

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、井上紅花、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会第162回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] 無機/有機材料の表面処理・改質による生体適合性付与2019

    • 著者名/発表者名
      蓜島由二
    • 総ページ数
      315
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314150
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 生体材料および生体材料の製造方法2019

    • 発明者名
      上田恭介、成島尚之
    • 権利者名
      上田恭介、成島尚之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-189073
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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