バイオミメティック法を応用したカーボンナノチューブ複合アパタイト生体材料の開発

• 研究課題/領域番号: 20510103
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 樽田 誠一 信州大学, 工学部, 教授 (00217209)
• 研究分担者: 齋藤 直人 信州大学, 医学部, 教授 (80283258)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2008年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: カーボンナノチューブ / アパタイト / バイオミメティック / 生体材料 / 複合体 / 低温合成

研究概要

カーボンナノチューブ(CNT)を1.5SBF(無機イオン濃度が体液のそれよりも1.5倍高い溶液)へ浸漬させ、アパタイトの析出を検討した。CNTにアパタイトを短時間で均一に析出させるには、リン酸あるいはCaCl_2水溶液などで前処理した少量のCNTを1.5SBFへ均一に分散させることあると結論付けられた。また、CNTとアパタイト粉末を用い焼結法で複合化を行った。CNTが均一に分散した緻密な複合体が得られ、一般的なアパタイト焼結体と比べ、複合体の破壊靭性は向上したが、焼成中に発生したクラックにより曲げ強度は低下した。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication and mechanical properties of high-disoersion-treated carbon nanofiber/alumina composites (2010)
  • 著者名/発表者名: Ueda N, Yamakami T, Yamaguchi T, Kitajima K, Usui Y, Aoki K, Nakanishi T, Miyaji F, Endo M, Saito N, Taruta S
  • 雑誌名: J.Ceram.Soc.Japan 118[9] ページ: 847-854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and mechanical properties of high-disoersion-treated carbon nanofiber/alumina composites (2010)
  • 著者名/発表者名: Ueda Naoki, et al.
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 118(9) ページ: 847-854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon nanotubes : biomaterial applications (2009)
  • 著者名/発表者名: Saito N, Usui Y, Aoki K, Narita N, Shimizu M, Hara K, Ogihara N, Nakamura K, Ishigaki N, Kato H, Taruta S, Endo M
  • 雑誌名: Chem.Soc.Rev. 38[7] ページ: 1897-1903
  • 査読あり
• [雑誌論文] A thin carbon fiber web as a scaffold for bone tissue regeneration (2009)
  • 著者名/発表者名: Aoki K, Usui Y, Narita N, Ogiwara N, Ishigaki N, Nakamura K, Kato H, Sano K, Ogiwara N, Kametani K, Kim C, Taruta S, Kim YA, Endo M, Saito N
  • 雑誌名: Small 5[13] ページ: 1540-1546
• [雑誌論文] Multi-walled carbon nanotubes specifically inhibit osteoclast differentiation and function (2009)
  • 著者名/発表者名: Narita N, Kobayashi Y, Nakamura H, Maeda K, Ishihara A, Mizoguchi T, Usui Y, Aoki K, Shimizu M, Kato H, Ozawa H, Udagawa N, Endo M, Takahashi N, Saito N
  • 雑誌名: Nano Lett. 9(4) ページ: 1406-1413
• [雑誌論文] A Thin Carbon-Fiber Web as a Scaffold for Bone-Tissue Regeneration (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Aoki, et al.
  • 雑誌名: Small 5 ページ: 1540-1546
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon nanotubes : biomaterial applications (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Saito, et al.
  • 雑誌名: Chemical Society Reviews 38 ページ: 1879-1903
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-walled carbon nanotubes specifically inhibit osteoclast differentiation and function. (2009)
  • 著者名/発表者名: Narita N, et al.
  • 雑誌名: Nano Lett 9(4) ページ: 1406-1413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of carbon fibers to biomaterials : new era of nano-level control of carbon fibers after 30-years of development
  • 著者名/発表者名: Saito N, Aoki K, Usui Y, Shimizu M, Hara K, Narita N, Ogihara N, Nakamura K, Ishigaki N, Kato H, Haniu H, Taruta S, Kim YA, Endo M
  • 雑誌名: Chem.Soc.Rev. in press.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of carbon fibers to biomaterials: new era of nano-level control of carbon fibers after 30-years of development
  • 著者名/発表者名: Saito Naoto, et al.
  • 雑誌名: Chemical Society Reviews 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] カップスタック型カーボンナノファイバー複合アパタイトセラミックスの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 苗承呈, 山口朋浩, 北島圀夫, 遠藤守信, 齋藤直人, 樽田誠一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2011年年会
  • 発表場所: 浜松市
• [学会発表] カーボンナノファイバー複合アルミナセラミックスの微構造変化および機械的性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 山上朋彦, 山口朋浩, 北島圀夫, 遠藤守信, 齋藤直人, 樽田誠一
  • 学会等名: 第49回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山市
• [学会発表] Application of carbon nanofiber as scaffolds in regenerative medicine (2011)
  • 著者名/発表者名: Saito Naoto, et al.
  • 学会等名: 3rd International Conference on Drug Discovery and Therapy
  • 発表場所: Dobai, UAE
• [学会発表] Potential as the bone regeneration scaffold of carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: Usui Yuki, et al.
  • 学会等名: 3rd International Conference on Drug Discovery and Therapy
  • 発表場所: Dobai, UAE
• [学会発表] カップスタック型カーボンナノファイバー複合アパタイトセラミックスの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 苗承〓, 他
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会2011年年会
  • 発表場所: 浜松市
• [学会発表] 擬似体液中のカーボンナノファイバーからのアパタイト析出挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樽田誠一, 木所和樹, 山口朋浩, 北島圀夫, 遠藤守信, 齋藤直人
  • 発表場所: 長野市
  • 年月日: 2010-12-30
• [学会発表] 擬似体液中のカップスタック型カーボンナノチューブからのアパタイト析出-ポリビニルアルコール添加の影響- (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤田大河, 他
  • 学会等名: 第5回日本フラックス成長研究発表会
  • 発表場所: 長野市
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] 擬似体液中のカーボンナノファイバーからのアパタイト析出挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樽田誠一, 他
  • 学会等名: 第5回日本フラックス成長研究発表会
  • 発表場所: 長野市
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] 酸処理したカーボンナノファイバー複合アルミナセラミックスの作製と機械的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 東京都小金井市
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] Carbon nanotubes : Biomaterial applications and safety (2010)
  • 著者名/発表者名: Saito N, et al
  • 学会等名: 3rd International Workshop on CNT's Toxicology and Safety
  • 発表場所: Nagano
  • 年月日: 2010-02-16
• [学会発表] Microstructure and Mechanical Properties of Acid-Treated Carbon Nanofiber/Alumina Composites (2010)
  • 著者名/発表者名: Ueda N, Yamakami T, Yamaguchi T, Kitajima K, Usui Y, Aoki K, Nakanishi T, Miyaji F, Endo M, Saito N, Taruta S
  • 学会等名: Third International Congress on Ceramics
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Precipitation of apatite on carbon nanofiber in simulated body fluid (2010)
  • 著者名/発表者名: 樽田誠一, 木所和樹, 山上朋彦, 山口朋浩, 北島圀夫, 齋藤直人, 遠藤守信
  • 学会等名: Fourth International Conference on Science and Technology of Advanced Ceramics
  • 発表場所: Yokohama
• [学会発表] 酸処理したカーボンナノファイバー複合アルミナセラミソクスの作製と機械的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 山上朋彦, 山口朋浩, 北島圀夫, 中西健文, 宮路史明, 遠藤守信, 齋藤直人, 樽田誠一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 小金井市
• [学会発表] 酸処理したカーボンナノファイバー/アルミナ複合体の作製と機械的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 他
  • 学会等名: 第26回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 茨城県日立市
• [学会発表] ポロヒドロキシソA1複合ゲルを用いるカーボンナノファイバー/αアルミナ複合粉末低温合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮澤賢, 他
  • 学会等名: 第26回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 茨城県日立市
• [学会発表] 密封下におけるハイドロキシアパタイトセラミックスの焼結挙動とその機械的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森口悠平, 他
  • 学会等名: 第26回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 茨城県日立市
• [学会発表] Development of multi-walled carbon nanotube composite ceramic biomaterial (2010)
  • 著者名/発表者名: Usui Yuki, et al.
  • 学会等名: 23rd European Conference on Biomaterials
  • 発表場所: Tampere, Finland
• [学会発表] Enhanced functions of osteoblasts on alumina ceramics-carbon nanotubes composite material (2010)
  • 著者名/発表者名: Ogihara Nobuhide, et al.
  • 学会等名: 7th Combined Meeting of the Orthopaedic Research Societies
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Muliti-walled carbon nanotubes promote osteoblastic mineralization (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Masayuki, et al.
  • 学会等名: 7th Combined Meeting of the Orthopaedic Research Societies
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Development of multi-walled carbon nanotube composite ceramic biomaterial (2010)
  • 著者名/発表者名: Usui Yuki, et al.
  • 学会等名: 7th Combined Meeting of the Orthopaedic Research Societies
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Basic safety properties of multi-walled carbon nanotubes for biomaterials (2010)
  • 著者名/発表者名: Hara Kazuo, et al.
  • 学会等名: 7th Combined Meeting of the Orthopaedic Research Societies
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] 金属アルコキシドを用いたカーボンナノファイバー表面へのアルミナコーティング (2009)
  • 著者名/発表者名: 井本雄三, 他
  • 学会等名: 第40回中部化学関係協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 岐阜県岐阜市
  • 年月日: 2009-11-08
• [学会発表] 高分散処理したカーボンナノファイバー複合アルミナセラミックスの微構造と機械的性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛県松山市
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 擬似体液中におけるカップスタック型カーボンナノチューブからのアパタイトの析出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田大河, 他
  • 学会等名: 第25回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 群馬県利根郡みなかみ町
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] 酸処理したカーボンナノファイバー複合アルミナセラミックスの作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩松健一, 他
  • 学会等名: 第25回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 群馬県利根郡みなかみ町
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] 高分散処理したカーボンナノファイバー/アルミナ複合体のプラズマ焼結による作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 他
  • 学会等名: 第25回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 群馬県利根郡みなかみ町
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] 分散性を高めたカーボンナノファイバー/廃ガラス焼結体の作製と機械的性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 齋藤英人, 他
  • 学会等名: 第25回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 群馬県利根郡みなかみ町
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] Bone Tissue Compatibility of Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: Aoki K, et al
  • 学会等名: 2nd International Workshop on CNT's Toxicology and Safety
  • 発表場所: Nagano
  • 年月日: 2009-06-22
• [学会発表] 高分散処理したカーボンナノファイバー複合アルミナセラミックスの微構造と機械的性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 山口朋浩, 北島圀夫, 中西健文, 宮路史明, 遠藤守信, 齋藤直人, 樽田誠一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 松山市
• [学会発表] 高分散処理したカーボンナノファイバー複合アルミナセラミックスの作製と機械的性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 山口朋浩, 北島圀夫, 中西健文, 宮路史明, 遠藤守信, 齋藤直人, 樽田誠一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 野田市
• [学会発表] 表面処理したカップスタック型カーボンナノチューブの擬似体液中でのアパタイト析出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田大河, 山口朋浩, 北島圀夫, 遠藤守信, 齋藤直人, 樽田誠一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 野田市
• [学会発表] 酸,アルカリおよびカルシウム含有溶液処理したカーボンナノファイバーからのアパタイトの析出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 木所一樹, 山口朋浩, 北島圀夫, 遠藤守信, 齋藤直人, 樽田誠一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 野田市
• [学会発表] Biocompatibility of thin carbon fiber web as a scaffold for bone regeneration (2009)
  • 著者名/発表者名: Aoki K, et al
  • 学会等名: 4th International Conference on Nanotechnology-Occupational and Environmental Health
  • 発表場所: Helsinki
• [学会発表] Multi-walled Carbon nanotubes show high bone tissue compatibility (2009)
  • 著者名/発表者名: Usui Y, et al
  • 学会等名: 4th International Conference on Nanotechnology-Occupational and Environmental Health
  • 発表場所: Helsinki
• [学会発表] Carbon Nanotubes Show High Bone Tissue Compatibility (2009)
  • 著者名/発表者名: Usui Y, et al
  • 学会等名: 22nd European Conference on Biomaterials
  • 発表場所: Lausanne
• [学会発表] Mechanidal Properties and Bone Tissue Compatibility of Polyethylene/Multi-Walled Carbon Nanotube Composite (2009)
  • 著者名/発表者名: Aoki K, et al
  • 学会等名: 22nd European Conference on Biomaterials
  • 発表場所: Lausanne
• [学会発表] 多層カーボンナノチューブ複合セラミックスの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 薄井雄企, 他
  • 学会等名: 第24回日本整形外科学会基礎学術集
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 多層カーボンナノチューブの骨芽細胞に対する効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水政幸, 他
  • 学会等名: 第24回日本整形外科学会基礎学術集
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 高分散処理しかカーボンナノファイバー複合アルミナセラミックスの作製と機械的性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 植田直樹, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 千葉県野田市
• [学会発表] 酸, アルカリおよびカルシウム含有溶液処理したカーボンナノファイバーからのアパタイトの析出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 木所和樹, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 千葉県野田市
• [学会発表] 表面処理したカップスタック型カーボンナノチューブの擬似体液中でのアパタイト析出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田大河, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 千葉県野田市
• [学会発表] PVBを分散剤として用いたアルミナ/カーボンナノファイバー複合体の作製と性質 (2008)
  • 著者名/発表者名: 湯本慎也, 山口朋浩, 北島圀夫, 遠藤守信, 齋藤直人, 樽田誠一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北九州市
• [学会発表] Carbon nanotube compatibility with Bone Tissue. (2008)
  • 著者名/発表者名: Saito N
  • 学会等名: INNO. 08
  • 発表場所: Montreal
• [学会発表] Fabrication of carbon nano-fiber/almina composites by vacuum sintering and hot isostatic pressing. (2008)
  • 著者名/発表者名: Taruta S, et al.
  • 学会等名: Carbon 2008
  • 発表場所: Nagano
• [学会発表] Multi-walled carbon nanotubes specifically inhibit osteoclast differentiation and function. (2008)
  • 著者名/発表者名: Narita N, et al.
  • 学会等名: Carbon 2008
  • 発表場所: Nagano
• [学会発表] Carbon nanotubes show high bone tissue compatibility and accelerate bone formation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Usui Y, et al.
  • 学会等名: Carbon 2008
  • 発表場所: Nagano
• [学会発表] A thin carbon fiber web as a scaffold for bone tissue regeneration. (2008)
  • 著者名/発表者名: Aoki K, et al.
  • 学会等名: Carbon 2008
  • 発表場所: Nagano
• [学会発表] Multi-walled carbon nanotubes specifically inhibit osteoclast differentiation and function. (2008)
  • 著者名/発表者名: Narita N, et al.
  • 学会等名: NanoEurope 2008
  • 発表場所: St. Gallen, Switzerland
• [学会発表] 酸およびアルカリ処理したカーボンナノフアイバーからのアパタイトの析出. (2008)
  • 著者名/発表者名: 木所和樹, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回関東支部研究発表会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] PVBを分散剤として用いたアルミナ/カーボンナノフアイバー複合体の作製と性質. (2008)
  • 著者名/発表者名: 湯本慎也, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北九州市
• [学会発表] 多層カーボンナノチューブの骨形成に対する影響. (2008)
  • 著者名/発表者名: 薄井雄企, 他
  • 学会等名: 第23回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 新規カーボンファイバーシートをscaffoldとして用いたラット骨髄細胞移植による骨形成. (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木薫, 他
  • 学会等名: 第23回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 多層カーボンナノチューブはNFATclの核移行を阻害することにより破骨細胞分化を抑制する. (2008)
  • 著者名/発表者名: 成田伸代, 他
  • 学会等名: 第23回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 京都