生体模倣反応による無機-有機複合体の合成とその医用材料への応用

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05405005
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小久保 正 京都大学, 工学部, 教授 (30027049)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 孝志 京都大学, 医学部, 教授 (10201675) ; 宮路 史明 京都大学, 工学部, 助手 (80219782)
• Keywords: バイオミメティック法 / アパタイト / 無機-有機複合体 / コーティング / 核形成 / 結晶成長 / 接着強度 / 生体活性

Research Abstract

1.研究目的:CaOとSiO_2を主成分とするガラスを核形成剤として用いると、ヒトの体液に等しい無機イオン濃度を有する擬似体液中で、各種の合成有機高分子材料上に、骨の無機物質と同種のアパタイト微粒子の緻密で、均一な層を任意の厚さだけ形成させることが出来る。本研究は、同生体模倣反応により有機高分子基板上にアパタイトの微粒子の核が生成する機構、及びアパタイトが高分子基板上に接着する機構を明らかにし、さらに同アパタイトの構造と生物学的性質の特徴を明らかにすることによって、人工骨材料などとして有用な無機-有機複合体を得る指針を明らかにすることを目的とする。
2.研究成果:次の5点が明らかになった。(1)HCI処理を行った高分子基板に生体模倣反応を適用すると、PET、PMMA及びナイロン6の場合にアパタイトの核形成が促進され、基板との接着強度が増大する。(2)NaOH処理を行った高分子基板に生体模倣反応を適用すると、PET、PMMA及びナイロン6の場合にアパタイトの核形成が促進され、基板との接着強度が増大し、その効果はHCI処理より大きい。(3)酸素ガス中でプラズマ処理を行った高分子基板に生体模倣反応を適用すると、PET、PMMA、ナイロン6、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン及びPTFEいずれの高分子基板の場合にもアパタイトの核形成が促進され、基板との接着強度が著しく増大する。(4)これら核形成の促進と接着強度の増大は、すべて上記の表面処理により高分子表面にカルボキシル基や水酸基などの極性基が形成されることによる。(5)本法により高分子基板上に形成されたアパタイト層は破骨細胞により吸収されるので、骨のアパタイトに似た性質を示す。