マイクロ引き下げ法による医療応用ファイバー単結晶新素材の開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12750592
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 吉川 彰 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50292264)
• キーワード: サファイアファイバー / アパタイトファイバー / 単結晶ファイバー / 人工臓器 / 融液成長 / マイクロ引下げ法 / 酸化物

研究概要

医学の進歩により、人工臓器が生まれ、深刻とされていた病気や怪我から復帰するチャンスが増えたが、現段階の人工臓器は未成熟であり、移植後は絶え間無い薬の投与と、3ヶ月ごとの臓器入れ替えが必要である。これは、現在使用しているポリマー系の材料に対し、生体が拒絶反応を示し、その周りに核形成し、蛋白膜で包み込み、生体外へ排斥しようという働きによる現象に起因する。これを抑えるための薬の投与と、この反応を抑えきれずに包み込まれてしまった人工臓器の取り替え手術である。このため、患者の負担は非常に大きく、その負担ゆえに、完全なる社会復帰の道を閉ざされている例が多数存在する。
現存する上記の理由により、生体からの拒絶反応のない素材による人工臓器の開発は、極めて強い社会的要請を受けている。
これまでの材料開発研究において、サファイア、アパタイトなどの高純度単結晶が生体からの拒絶反応を受けない材料であることが明らかとなっているが、酸化物であるため、人工臓器作製に十分なフレキシビリティーは持ち得ないとされ、骨の代替部品として使用されるのみであった。
本研究は、このサファイア、アパタイトの高純度単結晶をファイバー化し、人工臓器開発に必要なフレキシビリティーを持ちうる素材の作製法を確立しようとするものである。
研究初年度である平成12年度は、サファイアおよびアパタイトの単結晶ファイバー作製に成功し、従来の酸化物単結晶としては異例の直径30cmの円を描くフレキシビリティーを得た。
また、得られた単結晶ファイバーをマウスに埋め込む生体実験として、3ヶ月を経てもタンパクの核形成等の拒絶反応の有無を確かめる実験を開始した。
次年度は細径化をさらに進めるために、炉を加圧型にする等の改造等を試みる。また、生体実験の結果を成長法にフィードバックをかけて行く。

研究成果

• [文献書誌] Peter Rudolph: "Studies on meniscus and diameter stabilities at the growth of fiber crystals by the micro pulling down method"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 5966-5969 (2000)
• [文献書誌] Akira Yoshikawa: "Phase identification of Al_2O_3/RE_3Al_5O_<12> and Al_2O_3/REAlO_3"J.Cryst.Growth. 218. 67-73 (2000)
• [文献書誌] Jong-Ho Lee: "Microstructure of Al_2O_3/ZrO_2 eutectic fibers grown by micro-pulling-down method"J.Cryst.Growth. 222. 791-796 (2001)
• [文献書誌] George Boulon: "Structure and Spectroscopic Characterization of Nominal Yb^<3+> : Ca_8La_2(PO_4)_6O_2 Oxiyapatite Single Crystal Fibers Grown by the Micro-Pulling-Down Method"Adv.Mater.. (accepted).
• [文献書誌] Jong-Ho Lee: "Microstructure of Y_2O_3 Doped Al_2O_3/ZrO_2 Eutectic Fibers Grown by the Micro-Pulling Down Method"J.Cryst.Growth. (accepted).
• [文献書誌] Jong-Ho Lee: "Growth and Microstructure of Al_2O_3/Y_3Al_5O_<12>/ZrO_2 Ternary Eutectic Fibers"J.Cryst.Growth. (accepted).
• [文献書誌] 吉川彰: "応用物理学ハンドブック第2版(7.2.8Cファイバー)"丸善(株)(accepted).