生体化学・力学的複合環境における金属系バイオマテリアルの生体適合性と表面改質

• 研究課題/領域番号: 22860036
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 宮部 さやか 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50584132)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,146千円 (直接経費: 2,420千円、間接経費: 726千円); 2011年度: 1,508千円 (直接経費: 1,160千円、間接経費: 348千円); 2010年度: 1,638千円 (直接経費: 1,260千円、間接経費: 378千円)
• キーワード: 生体材料 / 金属系バイオマテリアル / 腐食挙動 / 急速歪み電極法 / 模擬生体環境 / 金属イオン溶出 / 変形 / 不働態皮膜破壊 / 塑性変形 / 弾性変形

研究概要

細胞の有無に関わらず、不働態皮膜破壊および再生挙動は材料種に強く依存した。Ti、Ti6Al4V合金では弾性変形途中から不働態皮膜破壊による新生面増加によりアノード電流は増加したが、SUS316L鋼では弾性域でのアノード電流増加は認められなかった。細胞の存在や吸着タンパク質の増加により、ひずみ付与終了後の再不働態化速度が低下することが明らかとなった。このことは、タンパク質や細胞が試料表面に接着し試料表面との間にすき間を形成することで、金属イオンの加水分解により生成したH+イオンの拡散が抑制されすき間内部のpH低下が再不働態化を阻害したためと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of the effect of surface treatments on the biocompatibility of 316L stainless steel using osteoblast-like cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Miyabe, Kotaro Doi, Hiroaki Tsuchiya and Shinji Fujimoto
  • 雑誌名: Proceedings of ECO-MATES 2011 November 28-30, 2011, Osaka, Japan 巻: PT 10-5 ページ: 263-264
• [学会発表] 各種模擬生態環境におけるTiの急速変形に伴う電気化学的挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土井康太郎, 宮部さやか藤本慎司
  • 学会等名: 日本金属学会2012春期(第150回)大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] 各種模擬生態環境におけるTiの急速変形に伴う電気化学的挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土井康太郎
  • 学会等名: 日本金属学会2012春期(第150回)大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] 細胞培養環境で急速変形させた生体材料用金属の電気化学挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 土井康太郎
  • 学会等名: 平成23年度材料化学研究会・鉄鋼プロセス研究会合同研究会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Evaluation of the effect of surface treatments on the biocompati bility of 316L stainless steel using osteoblast-like cells (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Miyabe
  • 学会等名: ECO-MATES 2011
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] 模擬体液中で急速ひずみを付与したSUS316L鋼の溶解挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 土井康太郎
  • 学会等名: 日本金属学会201秋期(第149回)大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県宜野湾市)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Electrochemical Behavior of Metallic Biomaterials during Rapid Straining in Simulated Body Fluid Environment (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Doi
  • 学会等名: 62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry Electrochemical Frontiers in Global Environment and Energy
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] 模擬生体環境での急速ひずみ付与に伴うTiおよびTi-6Al-4V合金の溶解挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 土井康太郎
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会関西ブロック第6回関西若手研究発表会
  • 発表場所: 国立循環器病センター(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2011-08-12
• [学会発表] Evaluation of the effect of surface treatments on the biocompatibility of 316L stainless steel using osteoblast-like cells ; The International Symposium on Materials Science and Innovation for Sustainable Society=Eco-materials and Eco-innovation for Global Sustainability=ECO-MATES 2011 (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Miyabe, K. Doi, H. Tsuchiya and S. Fujimoto
  • 学会等名: Hotel Hankyu Expo Park
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] 陽極酸化TiO2層上での生体適合性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田村健
  • 学会等名: 材料化学研究会
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] SUS316L鋼上でのマウス骨芽細胞様細胞の活性に及ぼす表面処理の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 土井康太郎
  • 学会等名: 材料開発研究会
  • 発表場所: 大阪大学(吹田)
  • 年月日: 2010-12-14
• [備考]
  • URL: http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp5/MSP5-HomeJ.htm