| 研究課題/領域番号 |
20H02458
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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26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
正橋 直哉 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20312639)
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| 研究分担者 |
森 優 東北大学, 大学病院, 講師 (70634541)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 生体材料 / 陽極酸化 / トライボコロージョン特性 / 電気化学 / 二酸化チタン / 密着強度 / 硬度 / 結晶性 / インプラント / 生体親和性 / TiNbSn / 光触媒 / 耐摩耗性 / 抗菌性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者グループは，細胞毒性の無い元素からなり，低ヤング率と高強度を備えるTiNbSn合金を開発し，人工股関節用ステムへの適用を目指した臨床治験を完了した．本研究は，TiNbSn合金に生体親和性を付加するために骨新生を促進する「骨伝導性」と，手術前の人工関節の重篤な合併症である感染防止の「抗菌性」を付与するため，陽極酸化TiO2をコーティングし，その有意性を実証する．これらの機能の付与には，TiO2の結晶性向上・多孔質化・親水化・バンド構造改質が有効とのモデルを立て，電気化学条件を制御して成膜する．新しいインプラント材料を提供することで，安全なインプラント治療を確立し，学理の解明と深化を目指す．
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| 研究成果の概要 |
インプラント材料から発生する摩耗粉と金属イオンの溶出抑制を目的に、新しく開発した生体用TiNbSn合金を高電圧印加下で陽極酸化処理を施し、模擬体液中でTribocorrosion特性を純Tiと比較した。純Ti陽極酸化では火花放電が起こらなかったが、TiNbSnでは絶縁破壊による火花放電が発生し、前者はアナタースで後者はルチル型TiO2であった。Tribocorrosion特性は後者の摩擦係数は前者と同様であったがOCPの負電圧シフトは前者は観察されたが、後者では観察されなかった。後者の優れた機能は強固に結合した高強度のTiO2に起因し、摩耗粒子の発生や金属イオンの溶出が抑制されたと結論した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
金属系インプラント材料は骨伝導性を有しないために生体適合性に劣るだけでなく、最近需要が激増している人工股関節は異なる材料の集合体であるため、摩擦摩耗により発生する摩耗粉や金属イオンの溶出による疾患が懸念されている。申請者グループはこれらの課題を陽極酸化による表面処理で解決し、安全安心なインプラント治療を提供することに成功した。
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