有機-無機ナノハイブリッドの生体活性制御

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450272
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 大槻 主税 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (00243048)
• 研究分担者: 宮崎 敏樹 九州工業大学, 生命体工学研究科, 助手 (20324973) ; 谷原 正夫 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (50294286)
• キーワード: ナノハイブリッド / 生体活性 / 人工骨 / 人工軟骨 / 水酸アパタイト / 骨結合性 / 複合材料 / 擬似体液

研究概要

生体活性セラミックスは、骨と直接結合する生理学的活性を示すため、骨修復材料として臨床使用されている。しかし、これらは脆性であるため、大腿骨など大きな荷重の加わる部位を置き換えることはできない。そこで生体活性と骨に近い力学的性質を併せ示す素材が求められている。セラミックスが生体活性を示すためには、体液との反応により材料表面に骨類似のアパタイト層が形成されることが必須条件になる。このアパタイト層の形成には、シラノール(Si-OH)基とカルシウムイオンが基礎成分として働く。これらの知見に基づけば、有機高分子をSi-OH基を与えるアルコキシシラン化合物と、水溶性カルシウム塩で化学修飾して得られる有機-無機ハイブリッドは、生体活性を示す新材料となる、しかし、ハイブリッドに導入される有機高分子や官能基の種類がその生体活性ならびに力学的性質にどの様な影響を与えるかについえは未だ明らかでない。そこで本研究では、種々の有機成分や無機成分を導入した有機-無機ハイブリッドを合成し、その微構造、生体活性ならびに力学的性質に影響を及ぼす因子を基礎的に追究する。
本年度は、芳香族ポリアミドにアミノプロピルトリメトキシシラン(APS)でSi-OH基を導入した新規な有機-無機ハイブリッドの合成に取り組んだ。カルボキシル基を有する芳香族ポリアミドにAPSを脱水縮合反応により導入し、さらに塩化カルシウムを添加したフィルム材を得た。カルボキシル基の50%に相当する官能基にSi-OH基を導入したフィルムも、体液類似環境(1.5SBF, pH7.25)中で7日後にアパタイト層を形成した。Si-OH基を導入したポリアミドフィルムも塩化カルシウムを添加すれば、1.5SBFへの浸漬で水酸アパタイトと複合化できることが明らかとなった。この結果は、新規なポリアミド水酸アパタイト系ハイブリッドの合成法を与えると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Chikara Ohtsuki: "Development of bioactive orgnanic-inorganic hybrid for bone substitute"Materials Science and Engineering. 22. 27-34 (2002)
• [文献書誌] 大槻主税: "骨結合性を有するPMMA系セメントの新規な合成法-アルコキシシランとカルシウム塩を用いた化学修飾"Orthopaedic Ceramic Implants. 21. 9-12 (2002)
• [文献書誌] 大槻主税: "生活活性なコンポジット材料"日本接着学会誌. 39. 125-130 (2002)
• [文献書誌] A.Mori: "Proceedings of 17^<th> European Society for Biomaterials Conference, 2002"European Society for Biomaterials. 1 (2002)
• [文献書誌] C.Ohtsuki: "Proceedings of 2nd Asian BioCeramics symposium (ABC2002)"Committee of Asian Bio Ceramics symposium. 4 (2002)
• [文献書誌] A.Takeuchi: "Proceedings of 2nd Asian BioCeramics symposium (ABC2002)"Committee of Asian BioCeramics symposium. 4 (2002)
• [文献書誌] T.Miyazaki: "Ceramic Engineering & Science Proceedings, Vol.23, Issue 4(Proceedings of 26th Annual Conference on Composites, Advanced Ceramics, Materials, and Structures B), ed. by H.-T. Lin and M.Singh"American Ceramic Society. 8 (2002)
• [文献書誌] A.Takeuchi: "Bioceramics, Vol.15 (Key engineering Materials Vols. 240-242), ed. by Besim Ben-Nissan, Doron Sher and William Walsh"Trans Tech Publications Ltd.. 4 (2002)
• [文献書誌] C.Ohtsuki: "Bioceramics, Vol.15 (Key engineering Materials Vols. 240-242), ed. by Besim Ben-Nissan, Doron Sher and William Walsh"Trans Tech Publications Ltd.. 4 (2002)