| 研究課題/領域番号 |
21H02027
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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36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
大槻 主税 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00243048)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
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| キーワード | 生体材料 / 複合材料 / 人工骨 / ヒドロキシアパタイト / リン酸カルシウム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
リン酸カルシウム系化合物の1つであるヒドロキシアパタイト（HAp）のセラミックスは、特異な生理学的活性を発現する材料であり、骨欠損を補填する人工骨として実用化されている。しかし、HApセラミックスでは自家骨に匹敵する機械的特性は得られていない。本研究では、自家骨に匹敵する機械的特性を持つ人工骨の創製を目指して、無機／有機複合生体材料の新規合成プロセスを探索する。新たに提案する合成プロセスは、HApの生成を行う反応場に、高分子を共存させることを特徴とする。複合化プロセスの解明と機械的強度向上への指針の確立、ならびに新規な無機／有機複合材料を構築するための基盤となる学理を開拓する。
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| 研究実績の概要 |
リン酸カルシウム化合物の1つであるヒドロキシアパタイト（HAp）のセラミックスは、特異な生理学的活性を発現する材料であり、骨欠損を補填する人工骨として実用化されている。しかし、HApセラミックスでは自家骨に匹敵する機械的特性は得られていない。本研究では、自家骨に匹敵する機械的特性を持つ人工骨の創製を目指して、無機／有機複合生体材料の新規合成プロセスを探索する。新たに提案する合成プロセスは、HApの生成を行う反応場に、有機高分子を共存させることを特徴とする。複合化プロセスの解明と機械的強度向上への指針の確立、ならびに新規な無機／有機複合材料を構築するための基盤となる学理を開拓する。
2022年度は、α型リン酸三カルシウム（α-TCP）とともにHApの結晶や、β型リン酸三カルシウム（β-TCP）を用い、これらを複合して用いる複合材料も検討した。これに加え、一方、有機高分子のマトリックスに選択した親水性の合成高分子樹脂を種々の濃度で変化させたマトリックスを用いながら、無機／有機複合材料の合成を進めた。これと同時に前年度から繰り越されたHApの核形成を誘起する高分子の添加に関する検討も進めた。複合化する有機高分子としてはセルロースを主体にして、実験を遂行した。
HApの形成については、水蒸気処理に先立ち、多量の水の供給が可能な水溶液中での処理を試みた。これにより樹脂の組成によっては、試料が破損する場合があることが分かった。また、試料表面からHApの微結晶が新たに条件があることが明らかになった。
2023年度はこれらのデータ収集について、条件を絞って集中的に情報収集を進め、新規な無機／有機複合材料を構築するプロセスの基盤となる学理を導き出す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初計画どおり、2022年度において、α-リン酸三カルシウム（α-TCP）を主体にして、ヒドロキシアパタイト（HAp）の生成に寄与する原料の混合物を、有機高分子を含有する溶媒に入れ均一に撹拌して混合し、複合材料を得ている。α-TCP粉末にHAp結晶を添加した試料の合成までは進んだ。ただし、コロナウィスル（COVID-19）感染症のため、繰り越されたデータ収集、実験も同時に進行することになり、結晶核生成の促進効果について、まだ検討の余地が残る結果であると評価している。この遅れは、2023年度において追加の実験を行い、知見をより確かなものにする。実験に関する条件は定まってきたが、条件を絞って集中的に知見の収集に務め、所期の目的達成を図る。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度のに不足したデータの収集のための実験条件について、焦点を絞って集中的に進めることで、効率的な実験データの収集に努める。それらに付いては、無機化合物側からの最適化とともに、有機高分子の取り扱いについても、焦点を絞り実験条件をむやみに広げないよう方針を定めることで集約に所期の目的を達成するように進める。
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