海綿骨の形態と組成を模倣した完全連通型骨置換材の創製

创建模拟松质骨形态和成分的完全连续的骨替代材料

基本信息

批准号：
17659612
负责人：
石川邦夫
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は自家骨に匹敵する骨補填材を提供するために海綿骨の形態(三次元連続気孔)と組成(炭酸アパタイト)を模倣した骨置換材(炭酸アパタイトフォーム)創製の可能性を検討することである。海綿骨と類似形態を示すポリウレタンフォームをα型リン酸三カルシウム懸濁液に浸漬し、乾燥することによりα型リン酸三カルシウムをポリウレタンフォームの骨梁部に付着させた。乾燥体を電気炉にて加熱することによりポリウレタンフォームの焼却とα型リン酸三カルシウムの焼結を同時に行った。得られたフォームはポリウレタンフォームと類似した構造を示しており、粉末X線回折解析の結果、組成はα型リン酸三カルシウムのままであることがわかった。次に、得られたα型リン酸三カルシウムフォームを炭酸水素ナトリウムの懸濁溶液に浸漬することにより炭酸アパタイトへの相変換を検討した。α型リン酸三カルシウムフォームを常温で24時間炭酸水素ナトリウムの懸濁溶液に浸漬した場合には炭酸アパタイトの形成は認められなかった。そこで60℃、100℃、150℃、250℃にて水熱処理を行った。その結果、250℃にて水熱処理を行った場合にα型リン酸三カルシウムフォームは24時間以内に炭酸アパタイトに相変化することがわかった。炭酸アパタイトにおける炭酸含有量は3%であり、生体骨に匹敵するものであることがわかった。しかしながら得られた炭酸アパタイトフォームは機械的強さが低く圧縮強さで100KPaであった。炭酸アパタイトは骨芽細胞の分化を促進すること、また破骨細胞により吸収されることがわかった。

本研究的目的是探索制造模拟松质骨形态（三维连续孔隙）和成分（碳酸盐磷灰石）的骨替代材料（碳酸盐磷灰石泡沫）的可能性，以期提供骨替代材料与自体骨相比，这是值得考虑的。将形态与松质骨相似的聚氨酯泡沫浸入α型磷酸三钙悬浮液中并干燥，使α型磷酸三钙粘附在聚氨酯泡沫的骨小梁上。通过在电炉中加热干燥体，焚烧聚氨酯泡沫，同时烧结α型磷酸三钙。所得泡沫具有与聚氨酯泡沫相似的结构，粉末X射线衍射分析表明该组合物仍然是α-磷酸三钙。接下来，通过将所获得的α型磷酸三钙泡沫浸入碳酸氢钠的悬浮溶液中来研究向碳酸盐磷灰石的相转化。当α-磷酸三钙泡沫在室温下浸入碳酸氢钠悬浮液中24小时时，没有观察到碳酸盐磷灰石形成。因此，水热处理在60℃、100℃、150℃、250℃下进行。结果发现，当在250℃水热处理时，α-磷酸三钙泡沫在24小时内相变为碳酸盐磷灰石。碳酸盐磷灰石的碳酸盐含量为3%，与活骨的碳酸盐含量相当。然而，所获得的碳酸盐磷灰石泡沫的机械强度较低，压缩强度为100KPa。碳酸盐磷灰石被发现可以促进成骨细胞分化并被破骨细胞吸收。