| 研究課題/領域番号 |
16360354
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
成島 尚之 東北大学, 先進医工学研究機構, 教授 (20198394)
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| 研究分担者 |
大内 千秋 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00312603)
井口 泰孝 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90005413)
平 雅之 岩手医科大学, 歯学部, 助教授 (60179398)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| キーワード | 生体材料 / チタン / セラミックス / 摩耗粉 / 摩擦摩耗 / 生体適合性 / ピンオンディスク / イオン溶出 |
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| 研究概要 |
種々のインプラント用材料の摩耗特性とそれに伴う摩耗紛形成、イオン溶出、摩耗特性向上のためのガス法による表面処理および粉末と細胞との反応などを明らかにした。
(1)擬似体液中におけるインプラント用材料の摩耗挙動
1.摩耗試験における1%乳酸溶液中への金属イオン溶出量は、ハンクス溶液中と比較して大きな値を示した。
2.いずれの材料を用いた場合も、摺動距離および接触応力の増加に関わらずWear lossは一定の値を示した。一方、Elution rateは摺動距離の増加に伴い増加した。
3.C.P.チタンを用いた場合、他のチタン合金と比較してElution rateは高い値を示した。これは、生成した摩耗粉の平均粒径および摩耗痕の平均表面粗さの違いによるものと考えられる。
4.PSZおよびSi_3N_4のピンを用いた場合、他のセラミックスのピンを用いた場合と比較してWear lossは小さい値を示したが、Elution rateは大きな値を示した。
(2)チタンの摩耗挙動に及ぼす表面硬化処理の影響
1.C.P.チタン、β型チタン合金Ti-14Mo-3Nb-1.6Zrいずれにおいても、COガスによる表面硬化処理は、摩耗に伴う質量損失を減少させた。
2.COガスによる表面硬化処理は、β型合金よりもC.P.チタンで有効であった。これは、α相中への酸素および炭素の溶解度が大きく、表面最高硬さが大きいためである。
(3)摩耗紛の生体内外評価
1.生体環境でチタン粉末からはイオン溶出するが、イオン溶出量は摩耗試験における全体の中で占める割合は大きくない。
2.チタンイオンは、RAW264細胞の生存率を減少させ、SOD活性量やTNF-α分泌量にも影響を与えることがわかった。
3.RAW264細胞が直径約10μmのチタン粉末を貪食する様子が観察され、チタン粉末と細胞との活発な相互作用が示唆された。
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