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2019 年度 実績報告書

非晶質リン酸カルシウム薄膜を担体とした骨形成タンパク質の徐放性制御

研究課題

研究課題/領域番号 17K06812
研究機関東北大学

研究代表者

上田 恭介  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40507901)

研究分担者 成島 尚之  東北大学, 工学研究科, 教授 (20198394)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード生体内溶解性 / 抗菌性 / 細胞毒性 / 非晶質リン酸カルシウム / コーティング / 元素添加 / スパッタリング
研究実績の概要

非晶質リン酸カルシウム(ACP)の優れた生体内溶解性に着目し、ACP膜を担体として活用したTi製硬組織代替デバイスの骨適合性向上を目指す。
昨年度までに、骨形成タンパク質であるBMP-2をACP膜上に担持すること成功し、擬似体液中へのBMP-2の徐放も確認することができた。一方、硬組織代替デバイスの一つである歯科用人工歯根においては、口腔内細菌の付着によるインプラント周囲炎が問題となっている。そこで、AgをACPに担持し徐放させることで抗菌性の発現を目指した。
昨年度までにAgおよびACPの溶解性抑制元素であるTaを供添加したTa/Ag-ACP膜作製方法を確立できた。今年度はTa添加量が溶解性および抗菌性に及ぼす影響を調査した。
Ta濃度の異なる3種類のTa/Ag-ACP膜を作製し、大腸菌液を用いた繰り返しシェーク法による抗菌性評価を行った。所定濃度の大腸菌液中に試料を6時間培養し、その後、新しい菌液に試料を移し替えた。この操作を繰り返し各菌液中の生菌数を測定した。いずれの試料においても、最初の6時間培養では生菌数は0となり抗菌性を示した。一方、2回目以降の繰り返し培養では、Ta無添加および低濃度Ta添加Ag-ACP膜においては生菌数の減少は見られなかったのに対し、高濃度Ta添加Ag-ACP膜は4回目の繰り返し培養まで生菌数は0となり、抗菌性を発現した。高濃度Ta添加Ag-ACP膜は繰り返し培養においても抗菌性を発現したことから、生体内においても長期間の抗菌性発現が予想される。
過剰なAgイオン溶出は細胞毒性を示す。そこで、ISO 10993-5に準拠して細胞毒性試験を行った。Ta無添加および低濃度Ta添加Ag-ACP膜は細胞毒性が見られたが、高濃度Ta添加Ag-ACP膜においては細胞毒性は無いことが確認された。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Imperial College London
  • [雑誌論文] Fabrication of Ag and Ta co-doped amorphous calcium phosphate coating films by radiofrequency magnetron sputtering and their antibacterial activity2020

    • 著者名/発表者名
      Wu Jun、Ueda Kyosuke、Narushima Takayuki
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: C

      巻: 109 ページ: 110599~110599

    • DOI

      10.1016/j.msec.2019.110599

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱酸化法によるTi-Au合金へのチタニアコーティング膜の作製とその可視光応答光触媒活性による抗菌機能化2020

    • 著者名/発表者名
      上田恭介, 上田隆統志, 成島尚之
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 55 ページ: 146~149

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Ag- and Ta-containing amorphous calcium phosphate films formed on titanium substrates by RF magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      J. Wu, K. Ueda, T. Narushima
    • 雑誌名

      Proceedings of The 14th World Conference on Titanium

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication and bioresorbability of Ag- and Ta-containing amorphous calcium phosphate films formed on titanium substrates by RF magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      J. Wu, K. Ueda, T. Narushima
    • 学会等名
      The 14th World Conference on Titanium
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of carbon / nitrogen-added TiO2 layers on Ti by two-step thermal oxidation and their visible-light photocatalytic activity2019

    • 著者名/発表者名
      R. Koizumi, N. Sato, T. Ueda, K. Ueda, K. Ito, K. Ogasawara, T. Narushima
    • 学会等名
      4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4)
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of antibacterial activity of Ag- and Ta-containing amorphous calcium phosphate films2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Wu, Kyosuke Ueda, Koyu Ito, Kouetsu Ogasawara, Takayuki Narushima
    • 学会等名
      日本金属学会第165回大会(2019年秋期)
  • [学会発表] Ti-Au合金表面に作製したAu添加TiO2膜の可視光照射下における抗菌能2019

    • 著者名/発表者名
      上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、金高弘恭、目代貴之、庭野吉己、成島尚之
    • 学会等名
      日本防菌防黴学会 第46回年次大会
  • [学会発表] 二段階熱酸化によるチタンへの炭素・窒素含有TiO2膜の作製と可視光応答型光触媒活性2019

    • 著者名/発表者名
      古泉隆佑、佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ・日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会
  • [学会発表] 実用歯科用チタン合金表面に作製した炭素・窒素含有TiO2膜の可視光応答性評価2019

    • 著者名/発表者名
      古泉隆佑、佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      第2回日本金属学会第7分野講演会「金属系バイオマテリアルサイエンスの新展開(II)」
  • [学会発表] 254.古泉隆佑、佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之2019

    • 著者名/発表者名
      古泉隆佑、佐藤直生、上田隆統志、上田恭介、伊藤甲雄、小笠原康悦、成島尚之
    • 学会等名
      日本金属学会第166回大会(2020年春期)
  • [学会発表] 骨形成能向上を目的としたリン酸カルシウムコーティングとその展望2019

    • 著者名/発表者名
      上田恭介、成島尚之
    • 学会等名
      第39回日本骨形態計測学会
    • 招待講演
  • [図書] 無機/有機材料の表面処理・改質による生体適合性付与2019

    • 著者名/発表者名
      蓜島由二
    • 総ページ数
      315
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1415-0
  • [産業財産権] 生体材料および生体材料の製造方法2019

    • 発明者名
      上田恭介、成島尚之
    • 権利者名
      上田恭介、成島尚之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-189073

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公開日: 2021-01-27  

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