難剥離性極薄アパタイト皮膜チタン材料製造のための新表面処理技術の確立

• 研究課題/領域番号: 24560841
• 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: 構造・機能材料
• 研究機関: 北見工業大学
• 研究代表者: 大津 直史 北見工業大学, 工学部, 准教授 (10400409)
• 研究協力者: 新井 博文
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: チタンインプラント / ハイドロキシアパタイト被膜 / 骨親和性 / 熱化学処理 / 細胞培養試験 / 医療用インプラント材料 / 表面処理 / チタン / 金属生体材料 / 硬組織適合性 / アパタイト皮膜 / リン酸カルシウム析出 / 皮膜密着強度

研究成果の概要

ナノレベルの極薄ハイドロキシアパタイト（HA）被膜をチタン表面に簡便に形成できる新しい表面処理プロセスを開発した。この技術の確立を図るため、処理条件の最適化をおこない、さらにその形成被膜の生体適合を評価した。最適条件下で形成した被膜は、HA含む高密着性酸化被膜であり、その膜厚は約300 nmであった。さらに、細胞試験により、この被膜を有するチタンは十分な生体安全性を持ち、さらに骨芽細胞による骨形成を促進できることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Response of osteoblast-like MC3T3-E1 cells on bioactive titanium fabricated by a chemical treatment process using a calcium-phosphate slurry (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ohtsu, M. Hirano, H. Arai
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Materials Research Part A 巻: 102 号: 11 ページ: 3838-3845
  • DOI: 10.1002/jbm.a.35053
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of sterilization and water rinsing on cell adhesion to titanium surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hirano, T. Kozuka, Y. Asano, Y. Kakuchi, H. Arai, N. Ohtsu
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 311 ページ: 498-502
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.05.096
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of treatment temperature on the biocompatibility and mechanical strength of hydroxyapatite coating formed on titanium using calcium phosphate slurry (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ohtsu, T. Takahara, M. Hirano, H. Arai
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology 巻: 239 ページ: 185-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selectable surface nitridation of titanium using focused pulsed Nd:YAG laser irradiation with nitrogen gas blow (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ohtsu, W. Saito, M. Yamane
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology 巻: 246 ページ: 52-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness of titanium nitride layers formed by focused low-power pulsed Nd:YAG laser irradiation in nitrogen atmospheres (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ohtsu, W. Saito, M. Yamane
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology 巻: 244 ページ: 57-62
  • 査読あり
• [学会発表] スラリー埋没加熱処理を用いたAgを含むアパタイト複合酸化物皮膜の抗菌持続性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 角地優子、平野満大、小俣雅嗣、大津直史
  • 学会等名: 日本金属学会2015年春季大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] Effects of electrolyte on surface chemistry and cellular response of anodized titanium (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ohtsu, T. Kozuka, H. Arai
  • 学会等名: 7th Vacuum and Surface Science Conference on Asia and Australia (VASSCAA-7)
  • 発表場所: 新竹/（台湾）
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-09
• [学会発表] Characteristic and cellular response on titanium surface treated by nitrogen/oxygen mixed gas plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hirano, M. Yamane, N. Ohtsu
  • 学会等名: 7th Vacuum and Surface Science Conference on Asia and Australia (VASSCAA-7)
  • 発表場所: 新竹/（台湾）
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-09
• [学会発表] Surface modification of titanium using laser induced nitrogen plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ohtsu, W. Saito, M. Yamane
  • 学会等名: 15th International Conference on Plasma Surface Engineering
  • 発表場所: ガルミッシュパルテンキルヘン（ドイツ）
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] スラリー埋没加熱処理を用いた銀/アパタイト複合酸化皮膜の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高原豊文、浅野勇太、小俣雅嗣、大津直史
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] スラリー埋没加熱処理Ag/アパタイト複合酸化物被膜の細胞適合性および抗菌性能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大津直史、浅野勇太、高原豊文
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 酸素プラズマ処理したチタン材料の細胞適合性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平野満大、斉藤渉、小塚太朗、浅野勇太、大津直文
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] レーザー照射を利用した選択的チタン表面窒化処理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉藤渉、山根美佐雄、大津直史
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] スラリー埋没加熱処理アパタイト皮膜チタン材料上での細胞活性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平野満大、久慈泰介、新井博文、大津直史
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] スラリー埋没加熱処理アパタイト被覆チタン材料の in vitro 評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大津直史、平野満大、新井博文
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] スラリー埋没加熱処理における熱処理温度が皮膜密着強度および細胞接着に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高原豊文、平野満大、大津直史
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 松山
• [図書] バイオマテリアル研究の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大津直史
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: スラリーを利用したチタン表面へのHApコーティング －新しいウエットプロセスによる生体機能性薄膜の形成―