研究課題
基盤研究(B)
生体親和性に非常に優れたチタンは現在歯科インプラントや人工関節などに用いられているが、弾性率が実際の骨に比較して大きすぎることなどが問題視されている。ポーラス(多孔質)チタンは粉末粒径やポア比を変えることによってその孔の中に骨細胞等の生体細胞が成長することが期待され、またその部分に薬剤やタンパク質を含浸、貯蔵させることによって骨との物理的結合性と生体親和性の向上、貯蔵させた物質の除放による効果も期待される。さらには、弾性率を実際の骨と同程度に低下させるような材料設計や傾斜材料も可能となり、機械的生体材料としての応用が考えられる。しかしながら、このような材料を歯科補綴分野を含めた医療に用いる場合には、任意の形状に成形,造形できなければならない。本研究ではポーラスチタンの材料学的特徴を最大限に活用するための任意形状付与と機能性付与に焦点を絞り、1)任意の形状付与法の開発、2)ポーラス体の気孔を利用した薬物除放性(ドラッグデリバリーシステム、DDS)などの機能性付与の開発とその有効性を検討することを目的とした。球状のチタン粉末に、バインダーとしてワックスを成形性と混練性が両立しうる比率で混ぜ合わせることで、低温で任意形状に成形可能なチタン・ワックス混合体を開発した。またバインダーの脱脂時間、そしてヒト皮質骨に近似した強度を持たせる熱処理条件について調べ、独自のポーラスチタン作製プロセスを確立した。また、このプロセスを用いて作製したポーラスチタンの臨床応用を考える上で、生体親和性の観点と、その気孔を生かしたDDSの観点から生物学的に評価し、良好な結果を得た。
