生体模倣反応による無機-有機複合体の合成とその医用材料への応用

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05405005
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小久保 正 京都大学, 工学研究科, 教授 (30027049)
• 研究分担者: 中村 孝志 京都大学, 医学研究科, 教授 (10201675) ; 宮路 史明 京都大学, 工学研究科, 助手 (80219782)
• キーワード: バイオミメティック法 / アパタイト / 無機-有機複合体 / コーティング / 核形成 / 結晶成長 / 接着強度 / 生体活性

研究概要

研究目的:CaOとSiO_2を主成分とするガラスを核形成剤として用いると、ヒトの体液に等しい無機イオン濃度を有する擬似体液中で、各種有機高分子材料上に骨の無機物質と同種のアパタイト微粒子の緻密で均質な層を任意の厚さだけ形成させることができる。本研究は、同生体模倣反応において、有機高分子基板上でのアパタイトの核形成、及び有機高分子基板とアパタイトの接着強度を支配する因子を明らかにすることにより、人工骨材料などとして有用な無機-有機複合体を得る指針を明らかにすることを目的とする。
研究成果:上記生体模倣反応法において、ポリエチレンテレフタレートやポリエーテルサルファンをあらかじめ紫外線照射処理しておくと、アパタイトの核形成に要する誘導時間が短く、アパタイトと基板の接着強度が大きくなった。しかし、その効果は、酸素ガス中でのグロー放電処理より小さかった。これは、同処理による有機高分子基板表面でのカルボニル基、エステル基、水酸基、カルボキシ基などの極性基の生成が少ないためと考えられる。有機高分子基板上に形成されるアパタイトの組成及び構造は、アパタイト成長時の周囲の水溶液のイオン濃度により大きく変化し、水溶液のイオン濃度を陽イオンだけでなくHCO_3^-やOH^-イオンも含めてヒトの体液のイオン濃度により等しくした時に始めて、骨の無機物質に等しいアパタイトを生成させることができた。本法により得られたアパタイト-ポリエーテルサルフォン複合体は、兎の脛骨と自然に強く結合した。

研究成果

• [文献書誌] T. Kokubo: "Growth of bonelike apatite layer on a substrate by a biomimetic process" J. Am. Ceram, Soc.78. 1049-1053 (1995)
• [文献書誌] T. Kokubo: "Apatite coated on organic polymers by biomimetic process ; Improvement in its adnesion to substrate by HCI treatment" J. Mater, Sci, Madicine. 6. 319-326 (1995)
• [文献書誌] T. Kokubo: "Apatite coated on organic polymers by biomimetic process ; Improvement in its adnesion to substrate by glow-discharge treatment" J. Biomed, Mater, Res.29. 349-357 (1995)
• [文献書誌] T. Kokubo: "Ultrastructural study of an apatite layer formed by a biomimetic process and its bonding to bone" Biomaterials. 17. 47-51 (1996)
• [文献書誌] T. Kokubo: "Apatite formation on organic polymers by a biomimetic process" Eur. J. Solid State Inorg, Chem.32. 819-827 (1995)
• [文献書誌] T. Kokubo: "Coatng of bonelike apatite an metals and polymers by biomimetic process" Hydrayapatite Coated Hip and Kness Arthroplasty. 85-89 (1995)