| 研究課題/領域番号 |
17K06812
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
上田 恭介 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40507901)
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| 研究分担者 |
成島 尚之 東北大学, 工学研究科, 教授 (20198394)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 骨形成能 / 抗菌性 / 非晶質リン酸カルシウム / スパッタリング / コーティング |
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| 研究実績の概要 |
Ti製硬組織代替デバイスの骨との迅速かつ強固な結合および抗菌性の発現を目的として、非晶質リン酸カルシウム(ACP)の溶解性を利用した高機能コーティング膜の創製を目指す。
抗菌性元素としてAgに着目し、RFマグネトロンスパッタリング法により膜厚0.5μmのAg添加ACPコーティング膜をTi基板上に作製することができた。RF出力が大きい場合、コーティング膜中のAg濃度が低下してしまうが、RF出力を下げることでAgが均一に分布したAg-ACPコーティング膜を作製できた。基板とよく密着した均一かつ緻密なコーティング膜であることが分かった。
大腸菌を用いた抗菌性試験の結果、Ag-ACPコーティング膜は抗菌性を有することを明らかにした。試験後の菌液からはAgイオンが検出されたことから、Ag-ACPコーティング膜から溶出したAgイオンにより大腸菌が死滅したと考えられる。一方、24時間の菌液中での培養により、Ag-ACPコーティング膜中のCaおよびPはほぼ全て溶解してしまった。そこで、Agの担体であるACPの溶解性制御に有効であるNb添加に着目し、Ag-Nb共添加ACPコーティング膜を作製した。Ag-Nb共添加ACPコーティング膜は24時間の培養により抗菌性を示し、かつコーティング膜の構成元素全てが残存していた。
以上の結果から、Nb添加により、抗菌性は発現しつつAg-ACPの溶解性は抑制することができた。これは、長期間の抗菌性と骨形成能向上を可能とすると予想される。
今後は、最適Ag溶出量となるよう、AgおよびNb添加量を変化させた溶出実験を行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
硬組織代替デバイス表面への細菌の付着による手術部位感染が一定の割合で生じている。そこで、本研究では骨形成能に加え、抗菌性の付与に着目し、研究を行ってきた。これは、ACPの溶解性を利用した者で有り、ACPを担体として抗菌性元素であるAgを徐放させるというアイディアに基づいたものである。Ag含有ACPコーティング膜において抗菌性を発現すること、Nbの共添加によりACPの溶解性を抑制しつつ抗菌性を発現できることを見出した点で、おおむね順調に進捗していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
生体内において、過剰のAgイオンの溶出は細胞毒性を招く。そこで、今後はコーティング膜の細胞毒性評価を行い、最適なAg含有量とACPの溶解性について検討を行う。ACPの溶解性制御については、Nb以外の元素の可能性についても検討する。
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