人工関節のための新規生体材料であるカーボンナノチューブ・セラミックス複合体の開発

2008 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 18201021
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 齋藤 直人 信州大学, 医学部, 教授 (80283258)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: カーボンナノチューブ / セラミックス / 複合体 / 生体材料 / 人工関節

研究概要

現在、人工関節の摺動面に使用されているセラミックスはアルミナとジルコニアの2種類であり、それぞれに大きな問題がある。アルミナは製品精度が高く生体内で安定しているが、強度が低く破損する危険性がある。一方、ジルコニアはアルミナに比べて強度が高い利点があるが、製品精度が低く生体内で不安定になる欠点がある。これらの欠点を克服し、製品精度が高く生体内で安定しており、しかも強度がきわめて高い新規セラミックスが開発されれば理想的である。本研究では、アルミナのもつ利点を保ちながら強度を向上させることを目的として、強化材であるカーボンナノチューブ(CNT)を母材であるアルミナと複合させた全く新しい生体材料であるCNT・アルミナ複合体を開発する。また、CNTとセラミックスの複合体を生体材料として用いるために、CNTそのものとその複合体の生体適合性を評価する。特に人工関節は骨と接する生体材料であるため、骨組織反応を詳細に評価する。これは人工関節にとどまらず、今後急速に進展すると予想されるCNTを生体材料に応用する研究の基盤となる研究である

研究成果

• [雑誌論文] Multi-walled carbon nanotubes specifically inhibit osteoclast differentiation and function (2009)
  • 著者名/発表者名: Narita N, Kobayashi Y, Nakamura H, Maeda K, Ishihara A, Mizoguchi T, Usui Y, Aoki K, Simizu M, Kato H, Ozawa H, Udagawa N, Endo M, Takahashi N, Saito N
  • 雑誌名: Nano Lett 9(4) ページ: 1406-1413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon nanotubes for biomaterials in contact with bone (2008)
  • 著者名/発表者名: Saito N, Usui Y, Aoki K, Narita N, Shimizu M, Ogiwara N, Nakamura K, Ishigaki N, Kato H, Taruta S, Endo M.
  • 雑誌名: Curr Med Chem 15(5) ページ: 523-527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon nanotubes with high bone-tissue compatibility and bone-formation acceleration effect (2008)
  • 著者名/発表者名: Usui Y, Aoki K, Narita N, Murakami N, Nakamura I, Nakamura K, Ishigaki N, Yamazaki H, Horiuchi H, Kato H, Taruta S, Kim YA, Endo M, Saito N.
  • 雑誌名: Small 4(2) ページ: 240-246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon nanotubes : Biomaterial applications
  • 著者名/発表者名: Saito N, Usui Y, Aoki K, Narita N, Shimizu M, Hara K, Ogiwara N, Nakamura K, Ishigaki N, Kato H, Taruta S,Endo M.
  • 雑誌名: Chem Soc Rev (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Thin Carbon Fiber Web as a Scaffold for Bone Tissue Regeneration
  • 著者名/発表者名: Aoki K, Usui Y, Narita N, Ogiwara N, Ishigaki N, Nakamura K, Kato H, Sano K, Ogiwara N, Kametani K, Kim C, Taruta S, Kim YA, Endo M, Saito N.
  • 雑誌名: Small (in press)
  • 査読あり
• [備考] 新聞掲載 : 信濃毎日新聞(2008.2.21)1面「カーボンナノチューブ骨の再生促進を確認」