種々のセラミックコーティング法による生体活性インプラント材の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08555219
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 山下 仁大 東京都立大学, 工学部, 助教授 (70174670)
• 研究分担者: 大和田 仁 秩父小野田, 中央研究所, 研究員 ; 濱上 寿一 東京都立大学, 工学部, 助手 (30285100)
• キーワード: アパタイト / コーティング / バイオセラミックス / スパッタリング / 骨類似膜

研究概要

本研究においては生体活性アパタイトのコーティングについて検討した。コーティング方法は電気泳動(EPD)法とスパッタリング(SPT)法によった。
EPD法においては電気泳動に用いる溶媒と、粉体の組成(混合比率)が重要であることを明らかにした。溶媒に関してはアセチルアセトン-アルコール系が有用であった。また、アパタイトはこの溶媒ではよく電着されるが、基板との接着材として用いたリン酸カルシウムガラス粉体は電着されなかった。これにアパタイト粉体を適量混合することにより接着層の形成が可能となった。また表面層としてはアパタイトーカーボン混合粉体を用いて生体活性を有する多孔層を形成した。これによりポア径はおよそ100μm程度のものまで調製することに成功した。現在はより接着強度の向上を目指して接着層の形成法に検討を加えている。
SPT法においてはリン酸カルシウムガラスをターゲットとして用いる点が重要であった。スパッタリングの真空プロセス中に組成変動が起こることによる。スパッタ膜を500〜1000℃アニールすることにより化学量論組成および非化学量論組成アパタイトのコーティングに成功した。アニール雰囲気中に水蒸気を導入するとアパタイト相の分解(脱水反応)が抑制されることが分かった。また、ガラスターゲットのカルシウム/リン原子比を調整することによりアパタイトの他にピロリン酸カルシウム、リン酸三カルシムウ膜のコーティング膜も得られた。現在は炭酸化を行い、より生体骨に近い膜、すなはち炭酸含有カルシウム欠損型アパタイトの形成を試みている。

研究成果

• [文献書誌] Seiichi Suda: "The Effects of Sodium Ion on Hydrolysis and condensation of Diethyoxydimethylsilane" Journal of Non-Crystalline Solids. 197. 65-72 (1996)
• [文献書誌] 室山健治: "リン酸カルシウム類の水和硬化体調製時における水溶性高分子添加の効果" 無機マテリアル. 3. 380-385 (1996)
• [文献書誌] Kimihiro YAMASHITA: "Bone-like Coatings of Carbonated Apatite by rf-Sputtering Using Calcium Phasphate Glass Targets" Bioceramics. 9. 337-340 (1996)
• [文献書誌] Kimihiro YAMASHITA: "Accerelation and Decerelation of Bone-like Crystal Growth on Apatite by Polarization" Chemistry of Materials. 8. 2697-2700 (1996)
• [文献書誌] Kimihiro YAMASHITA: "Bonelike Coatings onto Ceramics by Reactive Magnetron Sputtering" Journal of American Ceramic Society. 79. 3313-3316 (1996)
• [文献書誌] Kimihiro YAMASHITA: "Bone-Iike Apatite Coating of Alumina and Zirconia by rf-Magnetron Sputtering" Phosphorus Research Bulletin. 6. 120-123 (1996)
• [文献書誌] Hideki HAGIWARA: "Preparation of Hard ening Body Chemically Bonded from Calcium Phasphate" Phosphorus Research Bulletin. 6. 291-294 (1996)
• [文献書誌] Eiko YONEHARA: "Apatitic Crystal Growth on Hydroxy apatite and Some Oxide Materials Coated on Ferroelectic Ceramics" Phosphorus Research Bulletin. 6. 295-298 (1996)
• [文献書誌] Kenji MUROYAMA: "Diametral Tensile Strength of Polymer-Containing Calcium Phosphate Cement" Phosphorus Research Bulletin. 7. 36-41 (1997)
• [文献書誌] Takeshi YAGI: "Apatite Formation on Thin Films Prepared by rf-spattering from Calcium Phosphatc" Proceedings of 2nd Internetional Conference on Apatite. (印刷中).
• [文献書誌] kimihiro YAMASHITA: "Poling Effect on Crystal Growth on Apatite Ceramics" Proceedings of 2nd International Meeting of Pacific Rim Ceramic Societies. (印刷中).
• [文献書誌] kimihiro YAMASHITA: "Fabrication of Green Films of Single-and Multi-Component Ceramic Conposites by Electrophoretic Depasition Technique" Journal of Materials Science. (印刷中).