テーラーメイド医療を目指した生体吸収性複合材料の材料設計法の開発

• 研究課題/領域番号: 22686014
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 小林 訓史 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (80326016)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2011年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2010年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: 生体吸収性プラスチック / ポリL乳酸 / 生体吸収性複合材料 / 高次構造 / 結晶化 / 配向 / マイクロメカニックス / 損傷力学

研究概要

疾患の部位・程度に応じたテイラーメイド医療を実現するため，ポリL乳酸（PLA)とリン酸三カルシウムからなる複合材料に対して，配合比が力学的特性と分解特性に与える影響を実験的および解析的側面から検討した．力学的特性についてはマイクロメカニックスにより予測する手法を開発した．分解特性として，分子量変化を自己触媒効果を用いて解析的に予測する手法を開発した．分解に伴う力学的特性の変化については，分解はTCP/PLLA界面領域で優先して発生することが確認されたことから，界面はく離を損傷変数として導入した損傷力学解析により予測可能となった．また界面処理により複合材料を高強度化する手法を開発した．

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of mechanical properties and bioactivity of hydroxyapatite/ β-tricalcium phosphate composites (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI and Takuma MURAKOSHI
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 23 号: 2 ページ: 163-177
  • DOI: 10.1080/09243046.2013.844897
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analytical prediction of hydrolysis behavior of tricalcium phosphate/ poly-L-lactic acid composites in simulated body environment (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI and Shusaku Yamaji
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 23 号: 3 ページ: 211-223
  • DOI: 10.1080/09243046.2013.844902
  • NAID: 10031170967
  • 査読あり
• [雑誌論文] 加水分解を受けた生体吸収性複合材料の巨視的弾性特製の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林訓史, 松谷浩二朗
  • 雑誌名: 材料システム 巻: 32 ページ: 11-18
• [雑誌論文] Effect of in vitro hydrolysis on the compressive behavior and strain rates dependence of tricalcium phosphate/poly(L-lactic acid) composites (2013)
  • 著者名/発表者名: Shusaku Yamaji, Satoshi Kobayashi
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 22 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1080/09243046.2012.760437
  • 査読あり
• [雑誌論文] 擬似生体環境におけるリン酸三カルシウム/ポリL乳酸複合材料の加水分解挙動の解析的予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山地周作
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: 39 ページ: 57-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] 押出法によるポリ乳酸スクリューの成形とその評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂口雅人, 小林訓史
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集Ａ編 巻: 78 号: 785 ページ: 95-105
  • DOI: 10.1299/kikaia.78.95
  • NAID: 130002050229
  • ISSN: 0387-5008, 1884-8338
  • 査読あり
• [雑誌論文] ハイドロキシアパタイト/β型リン酸三カルシウム複合材料の力学的特性及び生体活性能評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村越琢磨
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: 38 ページ: 116-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biodegradation of Poly(lactic acid)/ Poly(butylene succinate) Polymer Blends (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI and Katsuhito NAITO
  • 雑誌名: Journal of Environment and Engineering 巻: 6 号: 4 ページ: 861-868
  • DOI: 10.1299/jee.6.861
  • NAID: 130001313041
  • ISSN: 1880-988X
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鍛造法によるポリ乳酸スクリューの成形とその評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林訓史
  • 雑誌名: 材料システム 巻: 29 ページ: 823-29
  • NAID: 130007987230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain rate dependency of mechanical properties of TCP/PLLA composites after immersion in simulated body environments (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI, Shusaku YAMADI
  • 雑誌名: Composite Science and Technology 巻: 70 号: 13 ページ: 1820-1825
  • DOI: 10.1016/j.compscitech.2010.06.008
  • 査読あり
• [学会発表] 粒子分散型生体吸収性複合材料の力学的特性に及ぼす界面相の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八木将人, 小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会第21回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-11-10
• [学会発表] 加水分解を受けたβ型リン酸三カルシウム/ポリL-乳酸複合材料の引張特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松谷浩二朗, 小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会第21回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-11-10
• [学会発表] 押出延伸におけるポリ乳酸ロッドの変形挙動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂口雅人, 小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2013-10-12
• [学会発表] Effect of Interfacial Treatment on Mechanical Properties of Particle-Dispersed Bioabsorbable Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: Masato Yagi, Satoshi Kobayashi
  • 学会等名: The 9th Japan-Korea Joint Symposium on Composite Materials
  • 発表場所: Kagoshima
  • 年月日: 2013-09-25
• [学会発表] 界面相を有する粒子分散型生体吸収性複合材料の力学的特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八木将人, 小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第19期総会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 生体吸収性プラスチックスクリューの高次構造及び力学的特性に及ぼす押出延伸条件の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂口雅人, 小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第19期総会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] β型リン酸三カルシウム/ポリL乳酸複合材料の高次構造に及ぼす熱処理及びリン酸緩衝液浸漬の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松谷浩二朗
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第19期総会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] リン酸三カルシウム/ポリL乳酸複合材料のin vitro分解特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山地周作
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第19期総会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 界面相を有する粒子分散型複合材料の力学的特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 八木将人, 小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会第20回機械材料材料加工技術講演会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Fabrication and Characterization of Poly(lactic acid) Screws under Various Extrusion Condition (2012)
  • 著者名/発表者名: Masato Sakaguchi, Satoshi Kobayashi
  • 学会等名: Asian Workshop on Polymer Processing
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] リン酸三カルシウム/ポリL 乳酸複合材料におけるマトリックスの分子量分布に及ぼす加水分解の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林訓史, 山地周作
  • 学会等名: プラスチック成形加工学会, 2012年度年次大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] リン酸三カルシウム/ポリL乳酸複合材料におけるマトリックスの分子量分布に及ぼす加水分解の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林訓史
  • 学会等名: プラスチック成形加工学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ポリ乳酸スクリューの力学的特性に及ぼす押出延伸条件の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂口雅人
  • 学会等名: プラスチック成形加工学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ポリ乳酸スクリューの力学的特性に及ぼす押出延伸条件の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂口雅人
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 愛媛
• [学会発表] 生体吸収性複合材料の破壊挙動に及ぼすリン酸緩衝液浸漬の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松谷浩二朗
  • 学会等名: 日本機械学会第20回機械材料材料加工技術講演会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] β 型リン酸三カルシウム/ポリL 乳酸複合材料の微視的破壊挙動に及ぼす界面処理の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長尾梨紗, 小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会第22回バイオフロンティア講演会
  • 発表場所: 三重県津市
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] β型リン酸三カルシウム/ポリL乳酸複合材料の微視的破壊挙動に及ぼす界面処理の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長尾梨紗, 小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会第22回バイオフロンティア講演会
  • 発表場所: 三重県津市
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] Characterization of Mechanical Behavior of Particle Dispersed Biocomposites (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI, Shusaku YAMAJI, Shinji OGIHARA
  • 学会等名: 3rd ECCOMAS Thematic Conference on the Mechanical Response of Composites
  • 発表場所: ドイツ, ハノーファー
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Characterization of Mechanical Behavior of Particle Dispersed Biocomposites (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI, Shusaku YAMAJI, Shinji OGIHARA
  • 学会等名: 3rd ECCOMAS Thematic Conference on the Mechanical Response of Composites
  • 発表場所: ドイツ,ハノーファー
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Effect of Hydrolysis and Strain Rates on the Compressive Properties of Tricalcium Phosphate/Poly-L-Lactic Acid Composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI, Shusaku YAMAJI
  • 学会等名: European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes 2011
  • 発表場所: フランス, モンペリエ
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Effect of Hydrolysis and Strain Rates on the Compressive Properties of Tricalcium Phosphate/Poly-L-Lactic Acid Composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI, Shusaku YAMAJI
  • 学会等名: European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes 2011
  • 発表場所: フランス,モンペリエ
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Effect of Interfacial Treatment using L-Lactic Acid On Mechanical Properties of β-TCP/PLLA Composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Risa NAGAO, Satoshi KOBAYASHI
  • 学会等名: The 18th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: 韓国, チェジュ
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Effect of Interfacial Treatment using L-Lactic Acid On Mechanical Properties of β-TCP/PLLA Composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Risa NAGAO, Satoshi KOBAYASHI
  • 学会等名: The 18th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: 韓国,チェジュ
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Effect of Interfacial Treatment On the Mechanical Properties of Biodegradable Composites (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi KOBAYASHI, Risa NAGAO
  • 学会等名: Asian Workshop on Polymer Processing in Vietnam
  • 発表場所: ベトナム,ハノイ
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] リン酸三カルシウム/ポリL-乳酸複合材料の引張特性に及ぼすリン酸緩衝液浸漬の影響
  • 著者名/発表者名: 松谷浩二朗，小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 押出延伸におけるポリ乳酸ロッドの変形挙動解析
  • 著者名/発表者名: 坂口雅人，小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 粒子分散型生体吸収性複合材料の力学的特性に及ぼす界面相の影響
  • 著者名/発表者名: 八木将人，小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会第21回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京
• [学会発表] 加水分解を受けたβ型リン酸三カルシウム/ポリL-乳酸複合材料の引張特性評価
  • 著者名/発表者名: 松谷浩二朗，小林訓史
  • 学会等名: 日本機械学会第21回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京
• [学会発表] Effect of Interfacial Treatment on Mechanical Properties of Particle-Dispersed Bioabsorbable Composites
  • 著者名/発表者名: Masato Yagi and Satoshi Kobayashi
  • 学会等名: The 9th Japan-Korea Joint Symposium on Composite Materials
  • 発表場所: Kagoshima University
• [産業財産権] 医療用成形体 (2014)
  • 発明者名: 小林訓史, 坂口雅人, 寺西義一
  • 権利者名: 公立大学法人首都大学東京, 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-000573
  • 出願年月日: 2014-01-06
• [産業財産権] 医療用成形体 (2014)
  • 発明者名: 小林訓史，坂口雅人，寺西義一
  • 権利者名: 小林訓史，坂口雅人，寺西義一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-01-06