| 研究課題/領域番号 |
25282139
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
川下 将一 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (70314234)
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| 研究分担者 |
金高 弘恭 東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (50292222)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | チタン / 窒素ドープ / 可視光応答型光触媒活性 / 生体活性 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、チタン（Ti）を水酸化ナトリウム（NaOH）－温水処理後、アンモニア雰囲気中、600℃で1-5時間加熱処理（NaOH－温水－アンモニア加熱処理）することにより、従来よりも多量の窒素を含む酸化チタン（TiO2）層をTi表面に形成させることを試み、その表面構造、擬似体液（SBF）中におけるアパタイト形成能および可視光下でのメチレンブルー（MB）分解能を調べた。
その結果、1時間加熱処理した試料では、試料表面にN-Ti結合（TiO2のアニオンサイトにドープされた窒素）およびN-O-Ti結合が形成され、その窒素存在率は2.32 atom%であった。また、3時間加熱処理した試料では、N-Ti結合およびN-O-Ti結合に加えてN-O結合が新たに形成され、その窒素存在率は4.74 atom%であった。さらに、5時間加熱処理した試料では、N-Ti結合がやや減少し、代わってN-O結合が増大し、その窒素存在率は4.88 atom%であった。
また、1時間加熱処理した試料が最も高いMB分解率（約13%）を示し、加熱処理時間が増すにつれて減少した。このことから、光触媒活性を示すためには、窒素の存在状態だけでなく窒素のドープ量を制御する必要があることが分かった。
さらに、1あるいは3時間加熱処理した試料は、SBF中でその表面に緻密で均一なアパタイトを形成したが、5時間加熱処理した試料は、表面の一部にアパタイトを形成した。
以上より、TiをNaOH－温水処理後にアンモニア雰囲気中で加熱処理すれば、窒素アニオンがドープされたアナターゼ型TiO2をTi表面に形成させることが可能であり、同処理を施したTiはSBF中でのアパタイト形成能と可視光下でのMB分解能を示すことが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでの研究により、可視光下での光触媒活性と生体活性と併せ示すチタンを得るには、水酸化ナトリウム－アンモニア水－加熱処理や水酸化ナトリウム－温水－アンモニア雰囲気加熱が有効であることを見い出したので、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、各種表面処理を施したチタンに関して、抗菌試験を行う。具体的には、大腸菌を2.5～10×1015 CFU/mLだけ含む菌液を作製し、その菌液0.4 mLを、水酸化ナトリウム－アンモニア水－加熱処理あるいは水酸化ナトリウム－温水－アンモニア雰囲気加熱後、オートクレーブ装置により滅菌したTi金属基板上に滴下した後、ポリエチレンフィルムを密着させ、その後、市販のLED照明を試料表面より一定の距離で所定時間（1時間）照射する。LED照射後の生菌数を、菌数測定用培地を用いた平板希釈法により測定する。これにより、基板の表面構造と可視光下での抗菌性との関係を明らかにする。
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