無機－有機ハイブリッド型生体用セメントの創成と硬化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24550234
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 宮崎 敏樹 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 准教授 (20324973)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 骨セメント / 骨親和性 / 擬似体液 / 硬化挙動 / 機械的特性 / 有機-無機ハイブリッド / アパタイト / 骨融合性 / グラスアイオノマーセメント / 生体活性 / ポリイオンコンプレックス

研究成果の概要

リン酸カルシウム系セメントが骨欠損修復用に用いられているが，硬化体のヤング率が天然骨より高いため，周囲の骨の脆化をもたらす恐れがある。本研究では骨親和性に優れる成分を添加した有機-無機ハイブリッド型骨セメントを作製し，硬化挙動や機械的特性，骨融合性に及ぼす影響の解明を目的とした。歯科用グラスアイオノマーセメントにポリグルタミン酸を添加すると，生体環境で炭酸カルシウムを形成する良好な骨親和性セメントが得られた。またポリメチルメタクリレート系セメントに適切な量のリン酸系化合物及びカルシウム塩を添加すると，生体環境下でアパタイトを早期に形成し充分な機械的特性を併せ示す骨融合性セメントが得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Bioactive PMMA bone cement modified with combinations of phosphate group-containing monomers and calcium acetate (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
  • 雑誌名: J. Biomater. Appl. 巻: 29 号: 9 ページ: 1296-1303
  • DOI: 10.1177/0885328214562436
  • NAID: 120005682756
  • 査読あり
• [雑誌論文] チタン表面へのグロー放電処理効果と持続性に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙光，高橋哲，山内健介，宮崎敏樹，後藤哲哉
  • 雑誌名: 日本口腔インプラント学会誌 巻: 27 号: 2 ページ: 131-140
  • DOI: 10.11237/jsoi.27.131
  • NAID: 130005002626
  • ISSN: 0914-6695, 2187-9117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Apatite mineralization behavior on polyglutamic acid hydrogels in aqueous condition : effects of molecular weight (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki, J. Mukai, E. Ishida and C. Ohtsuki
  • 雑誌名: Bio-Med. Mater. Eng. 巻: 23 号: 5 ページ: 339-347
  • DOI: 10.3233/bme-130758
  • NAID: 120005890540
  • 査読あり
• [雑誌論文] The investigation of bioactivity and mechanical properties of glass ionomer cements prepared from Al2O3-SiO2 glass and poly(γ-glutamic acid) (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, Y. Kuwahara, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
  • 雑誌名: J. Nanomater. 巻: 2013 号: 1
  • DOI: 10.1155/2013/168409
  • NAID: 120005890536
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Yttrium Phosphate Microcapsules by an Emulsion Route for In situ Cancer Radiotherapy (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki
  • 雑誌名: J. Med. Biol. Eng. 巻: 未定
  • NAID: 120005890549
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomineralization on Chemically Synthesized Collagen Containing Immobilized Poly-γ-glutamic Acid (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki
  • 雑誌名: Dent. Mater. J. 巻: 未定
  • NAID: 10031178635
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of Yttrium and Phosphorus-Containing Microspheres Prepared by Spray Dry Method (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kawashita
  • 雑誌名: Int. J. Mater. Chem., 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apatite precipitation behavior on polyglutamic acid hydrogels in simulated body environment : effects of molecular weight (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki
  • 雑誌名: Bio-Med. Mater. Eng. 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carboxymethyldextran/magnetite hybrid microspheres designed for hyperthermia (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki
  • 雑誌名: J. Mater. Sci. Mater. Med. 巻: 未定
  • NAID: 120005646807
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-activated mesh device using shape memory alloy for periosteal expansion osteogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi K, Takahashi T, Tanaka K, Nogami S, Kaneuji T, Kanetaka H, Miyazaki T, Lethaus B, Kessler P
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: Jan 29 号: 5 ページ: 1050-8
  • DOI: 10.1002/jbm.b.32876
  • NAID: 120005890539
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Composites from Apatite and Chemically Synthesized collagen (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki
  • 雑誌名: Bioceramics 巻: 24 ページ: 426-429
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Autoclave and Hot Water Treatment on Surface Structure and Apatite-Forming Ability of NaOH- and Heat-Treated Titanium Metals in Simulated Body Fluid (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kawashita
  • 雑誌名: Bioceramics 巻: 24 ページ: 570-573
  • 査読あり
• [雑誌論文] MC3T3-E1 cell response to hydroxyapatite and alpha-type alumina adsorbed with bovine serum albumin (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Hayashi
  • 雑誌名: Bioceramics 巻: 24 ページ: 365-369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of organic polymer addition on the microstructure of magnetite-polymer hybrid (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kuwahara
  • 雑誌名: Bioceramics 巻: 24 ページ: 453-456
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zeta potential of alumina powders with different crystalline phases in simulated body fluids (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kawashita
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng. C 巻: 32 号: 8 ページ: 2617-2622
  • DOI: 10.1016/j.msec.2012.08.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of ferromagneticmicrocapsules for hyperthermia using water/oil emulsion as a reaction field (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki, A. Miyaoka, E. Ishida, Z.Li, M. Kawashita and M. Hiraoka
  • 雑誌名: Mater. Sci. Engin. C 巻: Vol. 32 号: 4 ページ: 692-696
  • DOI: 10.1016/j.msec.2012.01.010
  • 査読あり
• [学会発表] Formation of bioactive surface on PMMA bone cement via modification with calcium acetate and phosphate group-containing monomers (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, T. Miyazaki, Y. Shirosaki
  • 学会等名: 14th Asian BioCeramics Symposium
  • 発表場所: 上海
  • 年月日: 2014-10-28 – 2014-10-30
• [学会発表] Effect of Polymerization Accelerator on Apatite-forming Ability of Vinylphosphonic acid-based Copolymer in Simulated Body Environment (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Hamai, Y. Shirosaki, T. Miyazaki
  • 学会等名: 14th Asian BioCeramics Symposium
  • 発表場所: 上海
  • 年月日: 2014-10-28 – 2014-10-30
• [学会発表] Bioactive PMMA Bone Cement Modified with Bis[2-(methacryloyloxy)ethyl] Phosphate and Calcium Acetate (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
  • 学会等名: IUMRS-ICA2014
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [学会発表] Apatite-forming Ability of Organic Polymer Containing Phosphate Groups in Simulated Body Environment (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Hamai, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
  • 学会等名: IUMRS-ICA2014
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [学会発表] Bioactivity and mechanical properties of glass ionomer cements containing Al2O3-SiO2 glass and poly(γ-glutamic acid) (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, Y. Kuwahara, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
  • 学会等名: 13th Asian BioCeramics Symposium
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Organic-inorganic Interaction in Magnetite-polymer Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki
  • 学会等名: Composites at Lake Louise 2013
  • 発表場所: Canada
  • 招待講演
• [学会発表] Apatite-polypeptide hybrids as novel biomaterials (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki
  • 学会等名: THERMEC2013
  • 発表場所: Las Vegas
  • 招待講演
• [学会発表] アンモニア水あるいは硝酸処理が生体活性チタン金属の表面構造およびアパタイト形成能に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川下将一
  • 学会等名: 第51回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] RAW264.7 cell response to hydroxyapatite and alpha-type alumina adsorbed with bovine serum albumin (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Hayashi
  • 学会等名: 2012 Asian Bioceramics Symposium
  • 発表場所: 台湾
• [学会発表] Effect of nitrogen-containing solution treatment on surface structure and apatite-forming ability of bioactive Ti metal (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kawashita
  • 学会等名: 2012 Asian Bioceramics Symposium
  • 発表場所: 台湾
• [学会発表] Preparation of YPO4 microspheres for embolic radiotherapy of cancer by spray drying method (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura
  • 学会等名: 2012 Asian Bioceramics Symposium
  • 発表場所: 台湾
• [学会発表] YPO4 microcapsules as a β-emitter for cancer radiotherapy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki
  • 学会等名: 2012 Asian Bioceramics Symposium
  • 発表場所: 台湾
• [学会発表] 分子量の異なるポリグルタミン酸ゲルのアパタイト析出挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎敏樹
  • 学会等名: 第25回日本セラミックス協会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 化学合成コラーゲンをベースとした有機-無機ハイブリッドの作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎敏樹
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
• [学会発表] NaOH-加熱処理チタン金属の形状や静置方法が擬似体液中でのアパタイト形成能に及ぼす影響
  • 著者名/発表者名: 川下将一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年年会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 可視光誘起光触媒特性を示す生体活性チタン金属の作製
  • 著者名/発表者名: 川下将一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年年会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] コバルト-クロム合金への表面処理による生体活性付与
  • 著者名/発表者名: 川上弘貴
  • 学会等名: 平成24年度日本セラミックス協会九州支部秋季合同研究発表会
  • 発表場所: ウェルとばた
• [学会発表] 多孔質チタニア微小球のin vitroアパタイト形成能
  • 著者名/発表者名: 川下将一
  • 学会等名: 第16回生体関連セラミックス討論会
  • 発表場所: 千葉工業大学
• [学会発表] 酸化鉄の水溶液合成における有機高分子の添加が微細構造に与える影響
  • 著者名/発表者名: 桑原良光
  • 学会等名: 第16回生体関連セラミックス討論会
  • 発表場所: 千葉工業大学
• [学会発表] リン酸基含有有機-無機ハイブリッド材料への生体活性の付与
  • 著者名/発表者名: 木下卓也
  • 学会等名: 第16回生体関連セラミックス討論会
  • 発表場所: 千葉工業大学
• [学会発表] δ型アルミナのアルブミン吸着挙動
  • 著者名/発表者名: 林純平
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] 噴霧乾燥法による深部癌血管内放射線治療用リン酸イットリウム微小球の作製
  • 著者名/発表者名: 中村梢
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] ガン温熱治療用マグネタイト微小球の薬剤放出挙動
  • 著者名/発表者名: 井上龍也
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] 硬組織修復に向けた高分子および複合材料の最近の進歩
  • 著者名/発表者名: 宮崎敏樹
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012 サテライトシンポジウム
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [図書] 体内埋め込み医療材料の開発とその理想的な性能・デザインの要件 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮崎敏樹
  • 総ページ数: 440
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 九工大世界トップ技術Vol. 3 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎敏樹
  • 総ページ数: 196
  • 出版者: 西日本新聞社
• [図書] Ceramic Integration and Joining Technologies (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kawashita
  • 総ページ数: 830
  • 出版者: John Wiley & Sons, Inc.
• [備考] 九州工業大学 宮崎研究室
  • URL: http://www.life.kyutech.ac.jp/~tmiya/
• [備考] 宮崎研究室
  • URL: http://www.life.kyutech.ac.jp/~tmiya/
• [備考] 宮崎研究室
  • URL: http://www.life.kyutech.ac.jp/~tmiya/