| 研究課題/領域番号 |
16K18256
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
稗田 純子 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40566717)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | チタン / アモルファス炭素 / 微細テクスチャー / 骨形成能 |
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| 研究実績の概要 |
Tiは骨との親和性が高く, 骨折固定具や歯科インプラント等，骨との接着部位に用いられる．これらの医療部材では骨との良好な接着性に加えて，骨とTiとの早期接着も求められる．そこで本研究では, 骨との接着強度が高く，早期接着性も合わせ持つTi表面の創製を目的として，細胞と親和性が高いアモルファス炭素(a-C:H)膜とTiとの微細テクスチャーを作製し, その特性評価を行った．今年度は，Ti基板上にRFプラズマ化学気相成長(CVD)法によりa-C:H膜マイクロパターンを形成してTi/a-C:H微細テクスチャーを作製し，細胞接着性タンパク質であるフィブロネクチンの吸着について調査・検討を行った．前年度まで使用していたパルスプラズマによる成膜装置とは異なる装置を使用することとなったため，各成膜条件(RF出力，成膜圧力)で作製したa-C:H膜の膜厚，密着性，水滴接触角の調査から行った．陰極側でRF出力200 W，成膜圧力10 Paで作製したa-C:H膜の密着性が高く，メッシュの形状に沿ったa-C:H膜マイクロパターンが形成した．その他の成膜条件では，a-C:H膜の剥離やTi領域への炭素の回り込みにより，形状の均一なTi/a-C:H微細テクスチャーは作製できなかった．陰極側で作製したTi/a-C:H微細テクスチャーに対して，細胞適合性の指標となる水滴接触角を測定した．作製したTi/a-C:H微細テクスチャーの接触角は約80 °であり，成膜条件の違いによる接触角の変化はほとんど見られなかった．フィブロネクチン水溶液滴下前後の原子間力顕微鏡像から，Tiおよびa-C:H各領域でフィブロネクチンの吸着による表面形状の変化が見られた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
前年度まで使用していたパルスプラズマCVD法による成膜装置とは異なるRFプラズマCVD法による成膜装置を使用することとなり，密着性の良いa-C:H膜が得られる成膜条件(RF出力，成膜圧力)の探索から行ったため，当初の予定に対して進捗が遅れている．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度も前年度に引き続き，Ti/a-C:H微細テクスチャーにおいて，骨との親和性に優れるTiおよび細胞との親和性に優れるアモルファス炭素各領域の形状，サイズ，面積比により，骨形成能および骨接着強度がどのように変わるのかを調査し，良好な骨形成能および骨接着強度を示すテクスチャー構造を探索する．どのようなテクスチャー構造の時に，細胞接着性タンパク質が多く吸着するのか調査するために，細胞接着性タンパク質を添加した水溶液中に，Ti/a-C:H微細テクスチャーを一定期間浸漬する．細胞接着性タンパク質の吸着場所，吸着量および吸着速度を調査し，テクスチャーの各領域のサイズ，面積比との相関関係を明らかにする．さらに，アモルファス炭素膜の組成および化学的構造の最適化を目指す．細胞接着性タンパク質の吸着や骨芽細胞の接着および増殖には，材料の表面特性(表面エネルギー，表面電荷，表面官能基)が大きく関わる．水素含有量やsp2/sp3炭素比の異なるアモルファス炭素膜を作製し，それらの表面特性と細胞接着性タンパク質の吸着との相関関係を調査し，骨形成をより促進させるアモルファス炭素膜の組成および化学的構造を明らかにする．次に，形状，サイズ，面積比の異なるTi/a-C:H微細テクスチャー上で骨芽細胞の培養を行い，骨芽細胞の接着場所，接着数および増殖率がどのように変わるのか調査する．骨芽細胞の接着性に優れたテクスチャー構造を持つTi/a-C:H微細テクスチャーの候補をラット大腿骨に一定期間埋入後，部位ごと摘出する．Ti/a-C:H微細テクスチャーと生体骨との界面観察による生体骨の接着性評価，引張およびせん断試験による生体骨との接着強度評価を行い，良好な骨接着強度を示すテクスチャー構造を明らかにする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額は，研究の進捗状況から当初計画していた細胞培養および動物実験を延期したために発生した未使用額である．生じた未使用額はプラズマCVD装置の部品やチタン基板，試薬や実験器具等の購入費，共同利用の分析装置の使用費，細胞培養試験・動物実験を依頼するための費用，情報収集や打ち合わせ，学会での研究成果の発表のための出張旅費等として使用したい．
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