| 研究課題/領域番号 |
17K11776
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
大川 成剛 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (80143791)
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| 研究分担者 |
青柳 裕仁 新潟大学, 医歯学系, 助教 (30460140)
金谷 貢 新潟大学, 医歯学系, 助教 (40177499) [辞退]
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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 | PEEK / 表面改質 / 接着強さ |
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| 研究実績の概要 |
ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）と炭素繊維，ガラス繊維およびリン酸カルシウム(CAP)との融合体を次世代型生体材料として創製することを目的としている．融合体の製作方法としては3Dプリンターまたは溶融法を採用した．炭素繊維またはガラス繊維とPEEK との融合体は，3Dプリンターによって製作した．また，CAPとPEEKの融合体の製作には溶融法を採用した．溶融法ではPEEK融合体へのCAPの均一分散が課題であり，CAPの粒子径およびPEEK粒子への紫外線照射を検討した．つぎに，このようにして創製した無機有機融合体の接着特性を検討した．接着材としては，PEEKに対して浸透性が優れるMMA系接着剤を用いた．また，融合体の表面改質として，172 nm紫外線(UV)照射，大気圧プラズマ処理およびヒドリド化合物による還元処理をおこなった．表面改質後の接触角を測定した結果，いずれの表面処理においても非改質の場合よりも接触角が小さく，よりぬれ易い表面性状であることが分かった．XPSによる表面分析によると，いずれの表面改質においてもPEEKに由来する結合エネルギのピークのほかに新たなピークが検出された．このピークをさらに詳細に検討するために，XPS化学修飾法により，改質後に生成する官能基を決定した．その結果，大気圧プラズマ処理およびヒドリド化合物による還元処理では，水酸基が生成することが分かった．つまり，PEEKのカルボニル基の還元が推察された．UV処理では水酸基の他にカルボキシル基の生成も確認された．接着強さは，大気圧プラズマ処理では13.8±3.0，UV処理では12.5±2.6，ヒドリド化合物による還元処理では10.3±1.9 MPaであった．以上のように，無機有機融合体の表面改質と接着機構が明らかになり，無機有機融合体の臨床応用への可能性が示唆された．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
無機有機融合体作製法として3Dプリンターと溶融法を採用したので，設計した無機有機融合体の創製が可能となった．さらに，炭素およびガラス繊維強化PEEKの接着特性の研究が順調に進み，研究成果を公表することができた．また，大気圧プラズマやUVによる表面改質の他にあらたにヒドリド試薬による還元処理を検討した．これらの表面改質により，接着強さは向上することが分かった．さらに，XPS化学修飾法により，これらの改質後にPEEK表面に新たに生成された官能基を特定することができた．以上のように，概ね予定どおりに進行した．
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| 今後の研究の推進方策 |
次世代型生体材料としての炭素繊維，ガラス繊維およびリン酸カルシウムとPEEKとの無機有機融合体の創製と接着強さにおよぼす表面改質の効果についてさらに検討する．大気圧プラズマ処理および紫外線処理は，装置が高価であり臨床現場には導入しにくい．そこで，チェアサイドで可能な表面改質処理として，ヒドリド化合物による還元処理を用いる簡便な方法や光化学反応による表面改質の可能性について検討する．XPS化学修飾法により，表面改質後には水酸基またはカルボキシル基の生成が確認されているが，さらに化学修飾したプローブを用いた原子間顕微鏡AFMにより，それらの官能基の三次元的分布を解析する．得られた成果を国際学会にて発表討論する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
論文校正費および投稿費として計上したが，年度内の請求ができなかったため．翌年度分の助成金と合わせて研究成果の公表に使用する．
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