骨形成能制御を目的としたチタン及びチタン合金のセラミックス化表面改質

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19360324
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 成島 尚之 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20198394)
• 研究分担者: 上田 恭介 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40507901)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: チタン / 骨適合性 / 生体材料 / リン酸カルシウム / アパタイト / スパッタリング

研究概要

チタンの骨形成能向上を目的として、表面に生体活性セラミックスを形成する表面改質プロセス開発と評価を行った。代表的な成果は以下の通りである。(1)RFマグネトロンスパッタリング法により作製した非晶質リン酸カルシウムコーティング膜はチタンの骨適合性を向上させると共に生体に吸収されることを明らかにした。(2)二段階熱酸化法という簡便で生産性の高いプロセスによりチタン上に骨適合性に優れたアナターゼ皮膜を作製することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Surface modification of titanium by pack cementation treatment using calcium phosphate powders for biomedical applications (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Ueda, H. Suto, T. Narushima
  • 雑誌名: Metals and Materials International 16(in press)
• [雑誌論文] チタン上への多層リン酸カルシウムコーティング膜の作製とその評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上田恭介, 川崎雄城, 後藤孝, 栗原淳, 川村仁, 成島尚之
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 57(4) ページ: 314-320
• [雑誌論文] Calcium phosphate coating on titanium using dry process (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Narushima
  • 雑誌名: Mat.Sci.Forum 654-656 ページ: 2162-2167
• [雑誌論文] Calcium phosphate coating on titanium implants by RF magnetron sputtering (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Ueda, T. Narushima, T. Goto, T. Katsube, H. Nakagawa, H. Kawamura, M. Taira
  • 雑誌名: Mat.Sci.Forum 631-632 ページ: 211-216
• [雑誌論文] 新しい用途展開 (IV) 生体医療用途 (2009)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之
  • 雑誌名: 第61回白石記念講座「ユビキタス時代に向けたチタンの元素戦略」, 日本鉄鋼協会 ページ: 125-142
• [雑誌論文] Surface hardening method for titanium materials using Ar-5%CO gas in combination with post heat treatment under vacuum (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Z. Kim, T. Konno, T. Murakami, T. Narushima, C. Ouchi
  • 雑誌名: Mater.Trans. 50 ページ: 2763-2771
• [雑誌論文] Surface modification of titanium by dry process for biomedical applications (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Narushima, K. Ueda, T. Goto
  • 雑誌名: Proceedings of the 9th International Symposium on Biomaterials, Daegu, Korea ページ: 22-27
• [雑誌論文] Calcium phosphate films with/without heat treatments fabricated using RF magnetron sputtering (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Ueda, Y. Kawasaki, T. Narushima, T. Goto, J. Kurihara, H. Nakagawa, H. Kawamura, M. Taira
  • 雑誌名: J.Biomech.Sci.Eng. 4 ページ: 392-403
• [雑誌論文] Fatigue behaviors of ultra fine wires of β-type and α-type titanium alloys (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Yonezawa, T. Narushima, K. Ueda, H. Kimura, Y. Iguchi
  • 雑誌名: Mater.Trans. 50 ページ: 1713-1719
• [雑誌論文] RFマグネトロンスパッタリング法を用いた吸収性薄層リン酸カルシウムコーテイングインプラントに関する実験的研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中川浩伸, 勝部朝之, 上田恭介, 栗原淳, 後藤孝, 成島尚之, 川村仁
  • 雑誌名: 日本顎顔面インプラント学会誌 7 ページ: 3-13
• [雑誌論文] ブラスト処理を施したTi-6Al-4V合金基板へのリン酸カルシウムコーティングと生体内外評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之, 上田恭介, 後藤孝, 勝部朝之, 川村仁, 中川浩伸, 平雅之
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 55 ページ: 318-324
• [雑誌論文] 骨適合性向上を目的としたチタン材料の表而処理 (2008)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之
  • 雑誌名: 軽金属 58 ページ: 577-582
• [学会発表] Surface modification of titanium by dry process for biomedical applications (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Narushima, K. Ueda, T. Goto
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Biomaterials
  • 発表場所: Daegu, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] 骨/リン酸カルシウムコーティング膜/チタンインプラント界面の力学特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之, 上田恭介, 後藤孝
  • 学会等名: 日本金属学会2009年秋季 (第145同) 大会
  • 発表場所: 京都大学, 京都(基調講演)
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Surface modification of titanium by pack cementation process for biomedical applications (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Narushima
  • 学会等名: ICAM-2009
  • 発表場所: Busan, Korea(基調講演)
  • 年月日: 2009-07-09
• [学会発表] Fabrication and evaluation of calcium phosphate films coated on blast-treated Ti-6A1-4V substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Narushima
  • 学会等名: ICMAT 2009
  • 発表場所: Singapore(招待講演)
  • 年月日: 2009-06-30
• [学会発表] 金属系生体材料製造プロセスにおける軽元素の挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之
  • 学会等名: 第126回特殊鋼部会大会, 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: (株) 住金鋼鉄和歌山, 和歌山(招待講演)
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] 酸素を利用したチタンの表面・組織制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之
  • 学会等名: 第34回材質制御研究会
  • 発表場所: 広島大学, 広島(招待講演)
  • 年月日: 2008-12-26
• [学会発表] In vivo and in vitro evaluation of amorphous calcium phosphate films coated on titanium implants by RF magnetron sputtering (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Narushima
  • 学会等名: ISAEM-2008
  • 発表場所: 名古屋大学, 名古屋(招待講演)
  • 年月日: 2008-11-21
• [学会発表] Calcium phosphate formation on NaOH-treated titanium in simulated body fluids (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Narushima, et al.
  • 学会等名: KIM-JIM Symposium, the 2008 Fall Annual Meeting of the KIM
  • 発表場所: Songdo, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2008-10-23
• [学会発表] リン酸カルシウムコーティングを施したチタン材料の生体内外評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之
  • 学会等名: 軽金属学会第113同秋季大会
  • 発表場所: 千葉大学, 千葉(招待講演)
  • 年月日: 2007-11-10
• [図書] CRC Handbook of Biological and Biomedical Coatings (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Goto, T. Narushima, K. Ueda, (Editor : Sam Zhang)
  • 出版者: CRC(in press)
• [図書] Metals for biomedical devices (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Narushima(Editor : M. Niinomi)
  • 総ページ数: 355-378
  • 出版者: Woodhead Publishing
• [図書] 医療用金属材料概論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之(共著、監修塙隆夫)
  • 総ページ数: 74-87, 92-101, 153-166
  • 出版者: (社)日本金属学会
• [図書] チタンの基礎・加工と最新応用技術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 成島尚之(共著、監修新家光雄)
  • 総ページ数: 108-121
  • 出版者: シーエムシー出版