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2012 年度 実績報告書

生体吸収性リン酸カルシウム系コーティング膜を利用した骨適合界面の創製

研究課題

研究課題/領域番号 22360299
研究機関東北大学

研究代表者

成島 尚之  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20198394)

研究分担者 川村 仁  東北大学, 歯学研究科(研究院), 大学院非常勤講師 (00110651)
春日 敏宏  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30233729)
上田 恭介  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40507901)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードチタン / 非晶質リン酸カルシム / シリコン / 生体吸収性 / 表面改質 / 骨適合性 / ドライプロセス / 動物実験
研究概要

(1)RFマグネトロンスパッタリング法によるNbおよびMg添加非晶質リン酸カルシウム膜の作製:Nb2O5およびMgOを含有するリン酸カルシウムターゲットを使用することで、NbおよびMgを含有する非晶質リン酸カルシウム膜を作製することができた。特に、ターゲットへのNb2O5添加(3mol%以上)はコーティング膜の非晶質化に有効であった。
(2)NbおよびMg添加非晶質リン酸カルシウム膜の熱処理に伴う結晶化挙動の把握:Nb、Mgを添加した非晶質リン酸カルシウム膜において、873 Kにおける熱処理では結晶化しないことが確認された。873 Kは無添加非晶質リン酸カルシウム膜が結晶化する温度であり、NbおよびMgの添加は非晶質相を安定化することが示唆された。なお、Nb、Mg添加非晶質リン酸カルシウム膜の結晶化が進行するのは973 K以上であった。
(3)NbおよびMg添加リン酸カルシウム膜の材料学的評価:Nb添加非晶質リン酸カルシウムコーティングを施したチタン基板のTris緩衝液中への浸漬実験を行った。無添加コーティング膜は浸漬後1日で完全に溶解したのに対し、Nb添加非晶質リン酸カルシウム膜は3日間浸漬しても全体の10分の1程度の溶出であった。Nb添加により非晶質リン酸カルシウム膜の生体吸収性を制御できることが明らかになった。
(4)NbおよびMg添加リン酸カルシウム膜の生物学的評価:Nb添加リン酸カルシウムガラスのMC3T3-E1細胞を用いた生物学的評価を行った。Nb添加リン酸カルシウムガラスにおけるALP活性は無添加材に比べ有意に高い値を示した。
(5)Ag添加リン酸カルシウムの合成:ウェットプロセスによりAg添加リン酸カルシウム合成を試みた。原料溶液のCa/P比の調整によりAg添加リン酸カルシウム粉末を合成することができた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] チタンの軽元素メタラジー2013

    • 著者名/発表者名
      成島尚之
    • 雑誌名

      チタン

      巻: 61 ページ: 126-131

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of anatase on commercially pure Ti by two-step thermal oxidation using N2-CO gas2013

    • 著者名/発表者名
      N. Umetsu
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 54 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomechanical evaluation of amorphous calcium phosphate coated TNTZ implants prepared using a radiofrequency magnetron sputtering system2012

    • 著者名/発表者名
      N. Shiraishi, R. Tu, R. Uzuka, T. Narushima, T. Goto, M. Niinomi, K. Sasaki and O. Suzuki
    • 雑誌名

      Mater. Trans

      巻: 53 ページ: 1343-1348

    • DOI

      DOI:10.2320/matertrans.M2012078

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of niobium ions released from calcium phosphate invert glasses containing Nb2O5 on osteoblast-like cell functions2012

    • 著者名/発表者名
      A. Obata
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 4 ページ: 5684-5690

    • DOI

      10.1021/am301614a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative analyses of osteogenic-differentiation-related gene expressions in human osteoblast-like cells (Saos-2) cultured on hydroxyapatite and titanium2012

    • 著者名/発表者名
      M. Taira
    • 雑誌名

      J. Oral Tissue. Engin.

      巻: 10 ページ: 34-41

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体吸収性リン酸カルシウムコーティングによるチタンの骨適合化表面処理2012

    • 著者名/発表者名
      上田恭介
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 51 ページ: 424-427

    • 査読あり
  • [学会発表] 二段階熱酸化法によるTi合金へのアナターゼ形成とその光触媒活性評価2013

    • 著者名/発表者名
      佐渡翔太
    • 学会等名
      日本金属学会 第152回大会(2013年春期)
    • 発表場所
      東京理科大学, 東京
    • 年月日
      20130329-20130329
  • [学会発表] Preparation and evaluation of silver-doped calcium phosphates2013

    • 著者名/発表者名
      O. Gokcekaya
    • 学会等名
      日本金属学会 第152回大会(2013年春期)
    • 発表場所
      東京理科大学, 東京
    • 年月日
      20130328-20130328
  • [学会発表] Synthesis of silver-doped calcium phosphates via precipitation method2013

    • 著者名/発表者名
      O. Gokcekaya
    • 学会等名
      Excellent Graduate Schools 2012 Annual Meeting
    • 発表場所
      Hotel Hananoyu, Sendai
    • 年月日
      20130308-20130308
  • [学会発表] Nb2O5含有リン酸カルシウム系ガラスの作製とイオン溶出挙動2012

    • 著者名/発表者名
      宮島智洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名古屋大学, 名古屋
    • 年月日
      20121201-20121201
  • [学会発表] RFマグネトロンスパッタリング法による非晶質リン酸カルシウムコーティングの評価2012

    • 著者名/発表者名
      横田聡
    • 学会等名
      第16回日本顎顔面インプラント学会総会・学術大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 北九州
    • 年月日
      20121201-20121201
  • [学会発表] CaO-P2O5-Nb2O5系ガラスの作製とイオン溶出挙動2012

    • 著者名/発表者名
      宮島智洋
    • 学会等名
      第16回生体関連セラミックス討論会
    • 発表場所
      千葉工業大学, 習志野
    • 年月日
      20121201-20121201
  • [学会発表] ドライプロセスによるバイオセラミックス被覆2012

    • 著者名/発表者名
      成島尚之
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
    • 発表場所
      仙台国際センター, 仙台
    • 年月日
      20121127-20121127
  • [学会発表] Osteoblast-like cell reactions on niobium ions released from glasses2012

    • 著者名/発表者名
      A. Obata
    • 学会等名
      The 29th Korea-Japan International Seminar on Ceramics
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      20121123-20121123
  • [学会発表] Ti合金の二段階熱酸化反応によるチタニア皮膜の作製と評価2012

    • 著者名/発表者名
      佐渡翔太
    • 学会等名
      軽金属学会第123回秋季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学, 習志野
    • 年月日
      20121110-20121110
  • [学会発表] Bioceramic coating on titanium using dry process2012

    • 著者名/発表者名
      T. Narushima
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials, ISAEM-2012
    • 発表場所
      Hotel Nikko Toyohashi, Toyohashi
    • 年月日
      20121106-20121106
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication and evaluation of titania layer on Ti alloys produced by two-step thermal oxidation2012

    • 著者名/発表者名
      S. Sado
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials, ISAEM-2012
    • 発表場所
      Hotel Nikko Toyohashi, Toyohashi
    • 年月日
      20121106-20121106
  • [学会発表] 多量のNb2O5を含有するリン酸カルシウム系ガラスの作製とイオン溶出挙動2012

    • 著者名/発表者名
      宮島智洋
    • 学会等名
      日本金属学会 第151回大会(2012年秋期)
    • 発表場所
      愛媛大学, 松山
    • 年月日
      20120918-20120918
  • [学会発表] Nb2O5含有リン酸カルシウム系ガラスの細胞親和性2012

    • 著者名/発表者名
      小幡亜希子
    • 学会等名
      日本金属学会 第151回大会(2012年秋期)
    • 発表場所
      愛媛大学, 松山
    • 年月日
      20120918-20120918
  • [学会発表] Nb, Mgを添加したリン酸カルシウム薄膜の作製と評価2012

    • 著者名/発表者名
      髙橋拓巳
    • 学会等名
      日本金属学会 第151回大会(2012年秋期)
    • 発表場所
      愛媛大学, 松山
    • 年月日
      20120918-20120918
  • [学会発表] 熱酸化法によるチタン表面へのアナターゼ形成と評価2012

    • 著者名/発表者名
      成島尚之
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ 日本バイオマテリアル学会東北地域講演会
    • 発表場所
      東北大学, 仙台
    • 年月日
      20120904-20120904
  • [学会発表] Surface modification of titanium using dry process2012

    • 著者名/発表者名
      T. Narushima
    • 学会等名
      The Japan-Finland Joint Workshop on Future Implant, Research Seminar in Helsinki
    • 発表場所
      ヘルシンキ、フィンランド
    • 年月日
      20120806-20120806
  • [学会発表] Fabrication of element-doped calcium phosphate coating film by RF magnetron sputtering2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda
    • 学会等名
      International Workshop on Biomaterials in Biosis-Abiosis Intelligent Interface Science
    • 発表場所
      Miyagi-Zao Ryoal Hotel, Zao
    • 年月日
      20120803-20120803
  • [学会発表] Ti合金の二段階熱酸化反応に伴うアナターゼ形成と光触媒活性2012

    • 著者名/発表者名
      佐渡翔太
    • 学会等名
      軽金属学会第122回春季大会
    • 発表場所
      九州大学, 福岡
    • 年月日
      20120520-20120520
  • [図書] 未来型人工関節を目指して2013

    • 著者名/発表者名
      成島尚之
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      日本医学館

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公開日: 2014-07-24  

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