分極処理による低LTD型生体活性イットリア安定化ジルコニアの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760528
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 田中 優実 九州大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (00436619)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: イットリア安定化正方晶ジルコニア / バイオセラミックス / 酸化物イオン伝導 / 分極 / 低温劣化 / アルカリ処理 / 骨類似アパタイト

研究概要

優れた強度と生体親和性により医療材料として利用されているイットリア安定化正方晶ジルコニア(Y-TZP)には、水の介在により結晶が不安定化して破壊に至る現象(LTD)を示すという問題点がある。LTDは、Y-TZP表面に吸着した水が表面OH^-イオンを生成、これが内部侵入することで進行するとされているため、本研究では、静電反発効果による水吸着及びOH^-イオン侵入抑制をめざしてY-TZP表面の電荷修飾を試みた。結果、安定な静電気を保持する帯電Y-TZP表面の作成に成功し、この表面上におけるLTD抑制効果の発現を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Fast oxide ion conduction due to carbonate substitution in hydroxyapatite (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, M.Kikuchi, K.Tanaka, K.Hashimoto, J.Hojo, M.Nakamura, A.Nagai, T.Sugiyama, F.Munakata, K.Yamashita
  • 雑誌名: J.Am.Ceram.Soc. 93[11] ページ: 3577-3579
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Ionic Polarization on Crystal Structure of Hydroxyapatite Ceramic with Hydroxide Nonstoichiometry (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, T.Iwasaki, K.Katayama, J.Hojo, K.Yamashita
  • 雑誌名: J.Jpn.Soc.Powder Powder Metallurgy 57[7] ページ: 520-528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biocompatibility and LTD durability of alumina-zirconia ceramics blended with microsized HA particles (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, M.Yoshida, M.Nakamura, A.Nagai, K.Hashimoto, Y.Toda, K.Yamashita
  • 雑誌名: J.Ceram.Soc.Jpn 118[6] ページ: 498-501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Ca_3Sc_2Si_3O_<12>:Ce^<3+> phosphor via newly developed emulsion route (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Enomoto, T.Sakai, M.Inada, Y.Tanaka, J.Hojo
  • 雑誌名: J.Ceram.Soc.Jpn. 118[1383] ページ: 1067-1070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization of hybridized calcium phosphoaluminosilicates with 45S5-type bioglasses (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Kobayashi, H.Saito, T.Mase, T.Sasaki, W.Wang, Y.Tanaka, M.Nakamura, A.Nagai, K.Yamashita
  • 雑誌名: Biomed.Mater. 5[2-025001] ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization and microstructural consideration of ceramic hydroxyapatite electrets (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, T.Iwasaki M.Nakamura, A.Nagai, K.Katayama, K.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 107 ページ: 014107-1-014107-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biocompatibility and water durability of alumina-zirconia ceramics blended with a small amount of HA nanoparticles (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, M.Yoshida, M.Nakamura, A.Nagai, K.Hashimoto, Y.Toda, K.Yamashita
  • 雑誌名: Archives of BioCeramics Research 9 ページ: 79-82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transformation of OCP-based cement filled in root canal to hydroxyapatite (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Imamura, Y.Tanaka, K.Yamashita, Y.Takagi
  • 雑誌名: Dental Materials 25[5] ページ: 13-14
• [雑誌論文] Controlled Crystallization of Calcite Under Surface Electric Field Due to Polarized Hydroxyapatite Ceramics (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Wada, Y.Tanaka, M.Nakamura, K.Kanamura, K.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 92[7] ページ: 1586-1591
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of enhancement of bone ingrowth into hydroxyapatite ceramics with highly and poorly interconnected pores by electrical polarization (2009)
  • 著者名/発表者名: W.Wang, S.Itoh, Y.Tanaka, A.Nagggai, K.Yamashita
  • 雑誌名: Acta Biomaterialia 5[8] ページ: 3132-3140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarized hydroxyapatite promotes spread and motility of osteoblastic cells (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, A.Nagai, Y.Tanaka, Y.Sekijima, K.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Materials Research Part A 92A ページ: 783-790
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficacy of polarized hydroxyapatite and silk fibroin composite dressing on epidermal recovery from full-thickness porcine skin wounds (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Okabayashi, M.Nakamura, T.Okabayashi, Y.Tanaka, A.Nagai, K.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Materials Research Part B-Applied Biomaterials 90B[2] ページ: 641-646
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion conduction mechanism in Ca deficient hydroxyapatite whisker (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, M.Nakamura, A.Nagai, T.Toyama, K.Yamashita
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering : B 160 ページ: 115-119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Calcite Thin Films by Cooperation of Polyacrylic Acid and Self-generating Electric Field due to Aligned Dipoles of Polarized Substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Wada, M.Nakamura, Y.Tanaka, K.Kanamura, K.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 330 ページ: 374-379
  • 査読あり
• [学会発表] ジルコニアセラミックスの低温劣化に対する表面電荷の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原浩之、田中優実、稲田幹、榎本尚也、永井亜希子、山下仁大、北條純一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2011年年会
  • 発表場所: 静岡(静大)
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] マイクロ波水熱炭化法によるカーボンスフィアの合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古賀貴寛、稲田幹、田中優実、榎本尚也、北條純一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2011年年会
  • 発表場所: 静岡(静大)
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] ナノ粒子の溶液合成におけるアンコンシャスプロセス因子 (2011)
  • 著者名/発表者名: 榎本尚也、木村純平、稲田幹、田中優実、北條純一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2011年年会
  • 発表場所: 静岡(静大)
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 固体アイオニクス技術を活用した新型エレクトレットの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優実
  • 学会等名: 三次元ナノ・マイクロ構造研究集会
  • 発表場所: 大阪(阪大)
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] Effects of Electrical Modification on Phase Stability of Y-TZP Ceramics (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, H.Hara, N.Enomoto, K.Yamashita, J.Hojo
  • 学会等名: 35^th International Conference on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Florida, USA
  • 年月日: 2011-01-25
• [学会発表] 炭素還元窒化法によるSiC-AlN固溶体の作製及びSPS焼結 (2011)
  • 著者名/発表者名: 張琳琳、田中優実、榎本尚也、北條純一
  • 学会等名: 第49回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] 酸化物イオン伝導を利用したジルコニアセラミックエレクトレットの創生 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、原浩之、稲田幹、榎本尚也、山下仁大、北條純一
  • 学会等名: 第49回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] イットリア安定化ジルコニアの相転移に及ぼす表面電荷の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 原浩之、田中優実、山下仁大、北條純一
  • 学会等名: 第14回生体関連セラミックス討論会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] プロトン伝導の利用によるハイドロキシアパタイトエレクトレットの創生 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、北條純一、山下仁大
  • 学会等名: 第36回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-11-25
• [学会発表] Effective Storage of Electrical Charge in Hydroxyapatite Ceramics Using Ionic Conductive Property (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, M.Nakamura, H.Junichi, A.Nagai, K.Yamashita
  • 学会等名: 3^rd International Congress on Ceramics
  • 発表場所: Osaka (Japan)
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Innovative design for new bioceramics (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka
  • 学会等名: Seminar on International Engineering Education-Lund University and Kyushu University
  • 発表場所: Fukuoka (Japan)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] 水酸アパタ イトセラミックスの電場下における静電エネルギー蓄積メカニズム (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、北條純一、山下仁大
  • 学会等名: 2010年セラミックス総合研究会
  • 発表場所: 北海道(北大)
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] エレクトレットの新展開～様々なエネルギー変換の形～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中優実
  • 学会等名: 第3回循環センター研究交流会
  • 発表場所: 福岡(九大)
  • 年月日: 2010-07-05
• [学会発表] ハイドロキシアパタイトセラミックスへの非化学量論性導入と分極効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、北條純一、山下仁大
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会22年度春季大会
  • 発表場所: 東京(早大)
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] 生体に刺激を与える生体親和性セラミックスの創生にむけて (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中優実
  • 学会等名: 日本材料学会平成21年度第2回ナノ材料部門委員会講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-02-17
• [学会発表] B型炭酸含有アパタイトの酸化物イオン伝導機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、田中一正、萩原梓、橋本和明、戸田善朝、杉山龍男、宗像文男、山下仁大
  • 学会等名: 第48回セラミックス基礎討論会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2010-01-12
• [学会発表] Preparation and characterization of ceramic hydroxyapatite electrets for biomedical utilization (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, T.Iwasaki, M.Nakamura, A.Nagai, K.Katayama, K.Yamashita
  • 学会等名: The 11^th international symposium on eco-materials processing and design (ISEPD2010)
  • 発表場所: Osaka (Japan)
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] Biocompatibility and water durability of alumina-zirconia ceramics blended with a small amount of HA nanoparticles (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, M.Yoshida, M.Nakamura, A.Nagai, K.Hashimoto, Y.Toda, K.Yamashita
  • 学会等名: 9^th Asian Bioceramics symposium
  • 発表場所: Nagoya (Japan)
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] In Vitro Method to Characterize Resorption of Calcium Phosphate-Based Ceramic Scaffolds (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Ito, Y.Sogo, A.Yamazaki, M.Aizawa, A.Osaka, S.Hayakawa, M.Kikuchi, I.Akahane, K.Yamashita, Y.Tanaka, M.Tadokoro, H.Ohgushi
  • 学会等名: The 26^th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
  • 発表場所: Ibaraki (Japan)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Consideration of electrochemical property of biocompatible B-type carbonated apatite (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, A.Hagiwara, A.Nagai, T.Sugiyama, F.Munakata, K.Hashimoto, K.Yamashita
  • 学会等名: The 26^th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
  • 発表場所: Ibaraki (Japan)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] 電場活性空間を有する生体用ハイドロキシアパタイトの創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、中村美穂、永井亜希子、山下仁大
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成21年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 分極アパタイトによる骨芽細胞挙動制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村美穂、永井亜希子、田中優実、山下仁大
  • 学会等名: 第54回日本歯科理工学会学術講演会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2009-10-02
• [学会発表] アルミナ混合Y-TZPセラミックスの低温劣化抑制に及ぼすHA微量添加効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、中村美穂、永井亜希子、山下仁大
  • 学会等名: 第54回日本歯科理工学会学術講演会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2009-10-02
• [学会発表] ハイドロキシアパタイトエレクトレットの分極緩和機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、岩崎健、片山恵一、永井亜希子、山下仁大
  • 学会等名: セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] Ionic conduction mechanism of B-type carbonated apatite (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, M.Sasaki, A.Nagai, T.Sugiyama, F.Munakata, M.Nagai, T.Okura, K.Yamashita
  • 学会等名: 17^th Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2009-07-03
• [学会発表] 分極水酸アパタイト局所場による表面機能制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村美穂、大倉利典、田中優実、永井亜希 子、山下仁大
  • 学会等名: 無機マテリアル学会第118回学術講演会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] 炭酸含有アパタイトの分極特性に及ぼす炭酸イオンの効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中優実、笹木眞澄、宗像文男、中村美穂、永井亜希子、大倉利典、門間英毅、山下仁大
  • 学会等名: 無機マテリアル学会第118回学術講演会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] Evaluating the Durability of Phosphoric Acid Promoted Bioglass-dentin Interaction Layer, IADR/AADR/CADR (2009)
  • 著者名/発表者名: A.S.Bakry, K.Matin, Y.Tanaka, M.Otsuki, H.Takahashi, K.Yamashita, J.Tagami
  • 学会等名: 87^th General Session & Exhibition
  • 発表場所: Florida, USA
  • 年月日: 2009-04-03