レーザー光による複合インプラント材料開発と光-生体相互作用機構の解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650722
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 中山 斌義 近畿大学, 理工学部, 教授 (60023313)
• 研究分担者: 中野 人志 , 講師 (20257968) ; 橋新 裕一 , 講師 (90156266) ; 中田 淳一 , 助教授 (80122076)
• キーワード: レーザーアブレーション / 表面改質 / セラミックス / ハイドロキシアパタイト / 生体親和性材料 / アルミナ / レーザー照射効果 / チタン

研究概要

本研究は生体硬組織代替材料として現在使用されているアルミナセラミックス(Al_2O_3)やチタン(Ti)の表面に、高生体親和性を持つハイドロキシアパタイト(HAp)層を形成することにより、生体親和性が高く機械的強度に優れた複合材料の開発を目指すものである。また、生体組織に対するレーザー光照射効果を分光学的に調べることを目的とする。本研究期間(平成10-11年度)に得られた知見は以下の通りである。
1.複合インプラント材料開発
(1)Al_2O_3上に結晶性の高いHAp層を形成する事が出来、これを疑似生体溶液に浸漬した時、試料表面に真性骨の形成がみられ、生体親和性の著しい向上を確認した。
(2)レーザー照射法を工夫することで、通常の方法ではAl_2O_3上の片面にしか出来ないHAp層を両面に形成することに成功し、実用化の目処がついた。
(3)新しいレーザー照射法を開発し、Ti上にもHAp層を形成する事が出来た。
2.光-生体相互作用機構
(1)生体軟組織(脂質)にArFおよびKrFの2種類の紫外線レーザーを照射した時、吸収スペクトルに大きな差異が見られるが、この原因を解明できた。
(2)生体硬組織(歯牙)のレーザーアブレーション機構を解明する事ができた。
本研究で目的としていた複合インプラント材料開発の目的な完全に達成された。開発した上記材料で動物実験用の試料を作成し、実用化のための生体埋め込み実験が進行中である。

研究成果

• [文献書誌] T.MATSUTANI,K.KUMAZAKI,T.NAKAYAMA: "Development of a hard tissue substitution material by UV laser irradiation method"Proceedings of The First Asian Pacific Laser Symposium,. Wc-4 (1998)
• [文献書誌] H.NAKANO,T.NAKAYAMA: "Mechanism Associated with ArF and KrF Excimer Laser Ablation of Human Tooth Enamel"Rev.Laser Eng.. 26巻Supple.. 37-41 (1998)
• [文献書誌] H.NAKANO,D.AKITA T,NAKAYAMA: "Changes in the Chemical Structure of Lipids as a Resuit of Ultraviolet Laser Irradiation"日本レーザー医学会誌. 19巻4号. 191-195 (1998)
• [文献書誌] 桑田、熊崎、松谷、中山: "レーザー照射法により作成したHAp/Al_2O_3の疑似生体環境でのアパタイト形成メカニズム"近畿大学理工学部研究報告. 34号. 59-63 (1998)
• [文献書誌] 松谷、熊崎、中山: "エキシマレーザー照射による生体親和性材料の開発"光・量子デバイス研究会資料. OQD-98-47. 13-17 (1998)
• [文献書誌] K.KUMAZAKI,M.KUWATA,T.MATSUTANI,TNAKAYAMA: "Surface modification of biomaterials by laser irradiation method"Tech Digest of CLEO/Pacific Rim'99. 4巻. 1301-1302 (1999)
• [文献書誌] 桑田、松谷、中山: "レーザー光を用いたセラミックス材料へのハイドロキシアパタイトコーティング法"レーザー学会第268回研究会報告. RTM-99-27. 7-12 (1999)