ゾルーゲル法による動物及び昆虫産生蛋白質と水酸アパタイトとのハイブリット被覆

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650706
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 平井 伸治 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (10208796)
• 研究分担者: 三友 護 無機材質研究所, 総合研究官 ; 嶋影 和宜 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70005346)
• キーワード: ゾルーゲル法 / コラーゲン / 絹 / 水酸アパタイト / チタン基板 / ポリビニルピロリドン / 細胞活性 / 疑似体液浸漬実験

研究概要

食用コラーゲン粉末または絹微粉末と水酸アパタイトが複合化した皮膜をゾルーゲル法によりチタン基板上に作製した。ゾルはカルシウムジエトキシドと亜リン酸トリエチルから作製したゾルに、ポリビニルピロリドン(PVP)、コラーゲン粉末、絹微粉末を添加したものを用いた。最初に、PVPのみを添加したゾルを用いた皮膜の微小押し込み試験から、PVP未添加のゾルの場合は塑性変形率が84%、弾性変形率が13%であったのに対し、PVPを0.25gまで添加すると各々28%、66%となり皮膜の高弾性化が確認された。また、皮膜の細胞毒性試験から、PVPの添加量に関わらず未被覆の純Ti板と同程度の細胞活性、すなわち低い細胞毒性を示すことが判った。次に、コラーゲン粉末を分散させたハイブリット皮膜のFT-IRスペクトルから、水酸アパタイトのPO_4^<3->、OH^-、CO_3^<2->の吸収に混じり、コラーゲン蛋白質のN-H変角振動による1550cm^<-1>付近の吸収とヘリックス構造またはランダンダム構造に起因した1647cm^<-1>付近の吸収が検出された。疑似体液への浸漬実験からは、コラーゲンが分散したハイブリット皮膜の場合、7日間の浸漬においてXRDにより水酸アパタイト(Ca_5(PO_4)_3(OH)と同定された微細な析出物が観察されたが、コラーゲン未添加の皮膜や未被覆のチタンの場合は、この析出物は観察されなかった。一方、絹を分散させたハイブリット皮膜の場合は、ATR法によるFT-IRスペクトルから、絹フィブロイン蛋白質のβシート構造に起因した1632、1697cm^<-1>付近における吸収が確認された。疑似体液への浸漬実験では、コラーゲンを分散させた皮膜と同様に7日間の浸漬において水酸アパタイトの微細な析出物が観察されたが、3日以降の浸漬において絹の配向性に起因するものと推定される絹粒子同士を繋ぐ新たな析出物からなる網状組織が観察された。さらに、皮膜の細胞付着試験からは、絹繊維には劣るものの、比較的良好な細胞付着性を示すことが判った。

研究成果

• [文献書誌] K.Watanabe,M.Sakairi,H.Takahashi,K.Takahiro,S.Nagata and S.Hirai: "Formation of Composite Oxide Films on Aluminum by Sol-Gel Coating and Anodizing-For the Development of High Performance Aluminum Electrolytic Capacitors-"J.Electochem.Soc.. (掲載決定).
• [文献書誌] K.Watanabe,M.Sakairi,H.Takahashi,K.Takahiro,S.Nagata and S.Hirai : "Anodizing of Aluminum Coated with Silicon Oxide by Sol-Gel Coating"Electrochemistry. (掲載決定).
• [文献書誌] S.Hirai,K.Shimakage and K.Wada: "Chemical Corrosion Resistance Coating on Aluminum Substrates by the Sol-Gel Process"Proc.2nd Int.Conf.on Processing Materials for Properties. 939-944 (2000)
• [文献書誌] 平井伸治,嶋影和宜,近藤幹夫,金井富義,和田健二: "ゾルーゲル法によるアルミニウムへの耐化学性および親水性被覆"日本金属学会誌. 第64巻3号. 195-201 (2000)