微量元素ドープ酸化チタン層を形成させた光機能性抗菌チタンの創製

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03177
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 川下 将一 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (70314234)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: チタン / 酸化チタン / 光触媒 / 可視光 / 抗菌性 / 生体活性

研究成果の概要

本研究では、銀および／あるいは銅をドープしたチタンを作製し、それらの擬似体液（SBF）中でのアパタイト形成能、金属元素の溶出挙動、暗所下および可視光照射下での抗菌性、および活性酸素種（ROS）発生の評価を行った。いずれの試料もSBF中でアパタイト形成能を示し、可視光照射によって抗菌性が向上することが分かった。溶出特性試験において銀および／あるいは銅の溶出が認められたこと、また可視光照射によって試料からヒドロキシルラジカルや過酸化水素といったROSが発生していることが確認されたことから、可視光照射下での試料の抗菌性は、金属元素の溶出および可視光応答型光触媒効果によって発揮されたと考えられる。

自由記述の分野

無機生体材料学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、NaOH水溶液処理後に銀や銅を含む水溶液で処理し、さらに加熱処理すれば、銀や銅を微量含む酸化チタン（TiO2）層をチタン表面に形成させることができることが明らかとなった。また、このようにして得られたチタンは、体液環境下でその表面にアパタイトを形成、すなわち骨結合性を示す可能性を示し、30分間の可視光照射によって優れた抗菌性を示した。本研究の成果は、可視光下での抗菌性と生体内での骨結合性を併せ示す、次世代の人工関節や歯科インプラントの実現に結びつく可能性がある。