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2021 年度 実績報告書

生体用Mg合金のための細胞接着性が時間変化する耐食被膜の創出

研究課題

研究課題/領域番号 19H02449
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

廣本 祥子  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (00343880)

研究分担者 山崎 智彦  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (50419264)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードマグネシウム / アパタイト被膜 / ポリマー / 自己修復 / 生体材料
研究実績の概要

血管拡張用ステント用の生体内溶解性Mg合金のため、ステント拡張による被膜損傷に対する自己修復能を有する被膜の創出を目標とした。Mg合金のアパタイト被膜は、被膜損傷部にリン酸カルシウムの析出を促進することから、この被膜修復を促進するためにアパタイト被膜にポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリル酸(SPA)、アルギン酸などを修飾した。これらのポリマー修飾アパタイト被覆AZ31マグネシウム合金の引張試験片をHanks液(無機塩類溶液)に浸漬し、腐食電位付近に保持し、急速ひずみを付与して応答電流を測定した。この結果、AZ31合金の歪みにより発生した被膜のき裂部分からの腐食発生および腐食進展に由来する2つのピーク電流が現れた。アパタイト被膜にPEGを修飾するとき裂発生に伴うピーク電流は増加するが、腐食進展由来のピーく電流は減少した。これより、PEG修飾は被膜のき裂発生は抑制しないが、アパタイト被膜の基材との接着性を向上して腐食進展を抑制すると考えられた。一方、SPAの修飾ではき裂発生と腐食進展に由来するピーク電流が大きく低下した。SPAは粘性の高いポリマーであったため、アパタイト被膜の耐き裂性を向上し他と考えられる。アパタイト被膜が修復されるまでの電流はPEG修飾およびSPA修飾により低下したことから、これらのポリマー修飾によりアパタイト被膜の損傷修復が促進されたと考えられる。
一方、PEGおよびSPA修飾アパタイト被覆AZ31合金表面でのマウス線維芽細胞培養試験を行ったおころ、PEG修飾表面では細胞の接着・増殖がみられたが、SPA修飾表面では細胞の増殖が抑制された。SPAはアニオン性ポリマーであることから、細胞適合性が低かったと考えられる。
したがって、生体用Mg合金のための腐食制御・自己修復性被膜には、ポリエチレングリコール修飾アパタイト被膜が適していると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of polyethylene glycol modification on the corrosion behavior of hydroxyapatite-coated AZ31 Mg alloy under tensile deformation2023

    • 著者名/発表者名
      S. Hiromoto, K. Doi
    • 雑誌名

      Corrosion Science

      巻: 212 ページ: 110931

    • DOI

      10.1016/j.corsci.2022.110931

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 使用環境に応じた耐食性制御のためのMg合金の表面被覆 -生体材料から構造材料-2022

    • 著者名/発表者名
      廣本 祥子
    • 雑誌名

      金属

      巻: 92 ページ: 26-36

  • [雑誌論文] Formation and corrosion behavior of calcium phosphate coating layers on ZK60 alloy coated at various pH conditions by chemical conversion method2022

    • 著者名/発表者名
      Trang Le Thi、Quang Cao Nguyen、Hiromoto Sachiko、O Minho、Kobayashi Equo
    • 雑誌名

      Surface and Coatings Technology

      巻: 444 ページ: 128639~128639

    • DOI

      10.1016/j.surfcoat.2022.128639

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Short- and long-term corrosion behavior of carbonate apatite-coated Mg-4mass% Y-3mass% RE alloy in cell culture medium2022

    • 著者名/発表者名
      Hiromoto Sachiko、Itoh Sayaka、Doi Kotaro、Katayama Hideki、Akashi Takaya
    • 雑誌名

      Corrosion Science

      巻: 200 ページ: 110222~110222

    • DOI

      10.1016/j.corsci.2022.110222

    • 査読あり
  • [学会発表] Slow Strain Rate Tensile Test of a Magnesium Alloy with Polymer-Hydroxyapatite Composite Coatings in Hanks’ Simulated Body Fluid.2022

    • 著者名/発表者名
      S. Hiromoto
    • 学会等名
      Summit of Materials Science 2022 and Global Institute for Materials Research Tohoku User Meeting 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生体内溶解性Mg合金の腐食溶解速度制御ためのアパタイト被膜の開発2021

    • 著者名/発表者名
      廣本祥子
    • 学会等名
      地プロ「医療・介護機器分野参入促進事業」 令和3年度講演会 令和3年度講演会「一緒に考えませんか、医療機器の産業化~近未来・中期・長期~」
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/hiromoto_sachiko

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公開日: 2023-12-25  

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