| 研究課題/領域番号 |
19H04464
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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 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90120:生体材料学関連
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
塙 隆夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
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| 研究分担者 |
蘆田 茉希 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (50708386)
中石 典子 (寺田) 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 技術職員 (60374550)
堤 祐介 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主席研究員 (60447498)
陳 鵬 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (70708388)
野村 直之 東北大学, 工学研究科, 教授 (90332519)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | ジルコニウム合金 / 低磁性 / 結晶構造 / 耐食性 / 細胞機能 / 機械的性質 / 結晶組織 / 細胞適合性 / 低磁化率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、MRIアーチファクトを低減する低磁性ジルコニウム（Zr）合金の学術構築を行う点で独創的であり、Zr合金の結晶組織、機械的性質、磁化率、耐食性、安全性、生体機能の関係を学術的に明らかすることを目的し、医療デバイスとして汎用的に使用できる低磁性Zr多元合金開発の基盤となるものである。本研究では、①d電子合金設計理論によって設計した多元系Zr合金の大量溶解と加工熱処理、②Zr合金の結晶組織、機械的性質、磁化率の評価とその関係解明、③細胞毒性、細胞機能性の評価を実施し、Zr合金に関する体系的知識を獲得することで、基盤となる一般的理論・普遍的原理を提案する。
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| 研究成果の概要 |
Zr-14Nb-5Ta-1Mo合金からMoを除いたZr-14Nb-5Ta合金の耐食性、加工による結晶構造と機械的性質の変化を明らかにできた。また、Zr-14Nb-5Ta-1Mo合金の細胞機能を明らかにできた。そのため、これらの合金の力学的信頼性、安全性を示すことに成功した。
Zr-14Nb-5Ta合金は、Zr-14Nb-5Ta-1Mo合金と同等の低磁化率、低ヤング率を示し、冷間スウェージング加工による組織の微細化によって、高強度化が可能であることが明らかになった。また、Tiと同様に細胞接着性・増殖性及び合金表面上での細胞分化能・石灰化能は良好であることが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
医療用新合金の基盤的研究を通じて、ジルコニウム（Zr）合金の結晶組織、機械的性質、磁化率、耐食性、安全性、生体機能の関係を学術的に明らかすることができた。これは、Zr合金の体系的学術構築を行う点で独創的であり、医療デバイスとして汎用的に使用できる低磁性Zr多元合金開発の基礎となるものである。現代医療において使用が必須の非貴金属材料の磁化率を低下させることで MRI アーチファクトを抑制すことが可能となり、Zr 合金の低磁性を活用し汎用的に医療で使用することを可能とし、Zr 合金の加工・熱処理プロセスを医療応用を目的として確立することができた。
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