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本研究の目的は、骨修復材料の新しい表面科学を創出するため、生体材料科学と理論計算を融合するものである。具体的には、クラスターを用いることで電子状態を制御し、材料の生体内埋入後の初期界面反応であるタンパク質吸着特性を活性化させる表面を創製することである。
平成26年度は平成25年度に作製したリン酸カルシウムクラスターを導入したトバモライトのタンパク質吸着特性の評価と細胞培養試験を行った。クラスターを導入することにより、塩基性タンパク質のモデル物質として用いたリゾチームの吸着特性が向上することを見出した。マウス骨芽細胞様細胞を用いた材料上での細胞増殖試験の結果、クラスター導入トバモライトの方が、純粋なトバモライトよりも高い細胞増殖性を示すことを明らかにした。これは、タンパク質吸着特性の向上と平成25年度に明らかにした溶解度の低下に起因すると考えられる。
また、クラスターの電子状態を変化させるため、マグネシウムを一部導入したリン酸塩クラスターの導入の可能性についても検証した。水熱反応場とマグネシウム源を調整することにより、Mg/(Ca+Mg)=10 mol%までトバモライト中に含有させることに成功した。マグネシウムが導入されることにより、タンパク質吸着特性が増加する傾向が見られた。これらの結果から、リン酸塩クラスターの導入により、材料中の電子状態の変化が引き起こされることで、生体機能性が活性化することが示唆された。
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