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1995 年度 実績報告書

レーザーアブレーション法による骨組織の薄膜化とその生体への適用

研究課題

研究課題/領域番号 07680960
研究種目

一般研究(C)

研究機関近畿大学

研究代表者

本津 茂樹  近畿大学, 生物理工学部, 助教授 (40157102)

研究分担者 松本 俊郎  近畿大学, 生物理工学部, 助教授 (50110242)
キーワードバイオセラミックス / ハイドロキシアパタイト / インプラント / レーザーアブレーション / 薄膜
研究概要

ArFエキシマレーザーアブレーション法でハイドロキシアパタイト(HAp)薄膜の作製を試みた。まず、ターゲットとしてHAp粉末と五酸化リン粉末を混合・プレス成形したものを用いることにより、膜中のCa/Pの比を調製した。成膜は4mTorrの酸素雰囲気中で8nm/minの成膜レイトで行い、このとき基板温度を400℃以上にするとHApの構造は得られず、酸化カルシウムとなった。また400℃以下の基板温度ではHAp膜の結晶性は非常に悪くアモルフィスであり、結晶化したHAp膜を得るためには酸素と水蒸気の雰囲気中で550℃1時間以上のポストアニールを行う必要があった。基板としては、チタン、サファイア、チタン酸ストロンチウム、熱酸化シリコンを用いたが、いずれの基板上にもHAp薄膜を得ることができた。得られたHAp薄膜はX線回折より多結晶であったが、トリカルシウムホスフェート(TCP)等の不純相は見られなかった。さらに、得られた薄膜のCa/Pの組成比(重量比)はエネルギー分散型X線分光法(EDX)より02.03であり、生体HApの2.04に近い値であった。これらの膜の表面モルホロジーを電子顕微鏡(SEM)および原子間力顕微鏡(AFM)より観測した結果、平均ラフネスは72nmでありポストアニール法で得られた膜としては比較的平坦であった。HAp薄膜の力学的特性として超微小ダイナミック硬度計により、ダイナミック硬度(DH)を測定した。得られたDH硬度は約390でチタンの100より大きく、硬度と耐摩耗性とが比例関係にあることより、HAp膜をチタン上に成膜することにより、チタンの表面の機械的特性を改善できることがわかった。また、生体HAp(骨・歯)をターゲットにした場合についての成膜も行い、X線回折よりHApの結晶構造が得られたことを確認したが、組成分析を行うには到っていない。

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公開日: 1997-02-26   更新日: 2016-04-21  

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