生体用Ti/ハイドロキシアパタイト異相界面構造の解明

生物钛/羟基磷灰石异相界面结构的阐明

基本信息

批准号：
14750565
负责人：
小林千悟
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、人工骨、人工歯根として注目を集めているTi/ハイドロキシアパタイト(HAp)複合材料の接合界面構造を明らかにすることを目的とした。Ti/HAp界面構造は、HAp皮膜の密着性やTi/HAp複合材料自身の機械的特性に大きな影響を及ぼすため、実用上その構造を明らかにすることは重要であるがその詳細は明らかにされていない。平成15年度では、次に述べる3つのステップからなる実験方法により、HApをTi上に生成させた場合のTi/HAp界面構造について解析した。(1)純Tiを60℃に保持した5M-NaOH中に24時間浸漬後、40℃で24時間乾燥させた。(2)600℃で1時間保持し炉冷した。(3)36.5℃に保持した擬似体液中(Kokubo溶液)に7日間浸漬した。形成された構造の解析には主に透過型電子顕微鏡法を利用した。以下に、本実験により得られた結果を示す。HAp/Ti界面近傍のTi基板からHAp皮膜に向う約1μmに渡る領域で、Ti基板側から順に、厚さ約30mmの層状のTiO_2(ルチル型)、粒径約100nmの粒状のチタン酸ナトリウム、約200nmの粒径をもつCa_<10>Na(PO_4)_7、粒径約200nmの粒状CaTiO_3、幅約100nm、長さ約300nmの棒状に伸びた形状を有するHApが積層されていることが明らかとなった。また、棒状HApの上に存在する最表層のHAp皮膜は粒径が約50nmと非常に微細な結晶粒を呈していた。棒状のHApは皮膜の成長方向に対しておおよそ平行に伸びる傾向にあったが、最表層の微細な粒状HApとの間に特定の結晶学的関係は見出されなかった。従来、HAp/Ti界面近傍にCa,P,Naの組成傾斜が存在することが知られていたが、本研究によりその組成傾斜の中には上記に示した種々の構造が存在し、傾斜構造を形成していることが明らかとなった。

这项研究旨在阐明Ti/羟基磷灰石（HAP）复合材料的键合界面结构，这些结构吸引了作为人造骨头和人造牙根的注意力。 TI/HAP界面结构对HAP涂层的粘附以及Ti/HAP复合材料本身的机械性能具有重大影响，因此阐明其在实际使用方面的结构很重要，但尚未阐明细节。在2003年，使用下面描述的实验方法分析了在Ti上产生HAP时的Ti/HAP界面结构，该方法由三个步骤组成。（1）将纯Ti浸入5m-NaOH中，在60°C下保持24小时，然后在40℃下干燥24小时。（2）通过在600°C下保持1小时来冷却烤箱。（3）将产物浸入在36.5°C的模拟体液（Kokubo溶液）中浸入7天。透射电子显微镜主要用于分析形成的结构。从该实验获得的结果如下所示。据透露，在从HAP/TI接口附近的Ti底物延伸的区域中，延伸约1μm，向HAP涂层，依次从Ti底物侧，分层TIO_2（lutile型），厚度为30 mm，大约30 mm，大约100 nm，ca _ <10> po_1的颗粒粒子，颗粒粒度约为100 nm，po <10> po <10> po，粒度约为200 nm的粒状catio_3，宽大约为100 nm，长度约为300 nm，杆状形状为杆状。此外，杆状HAP上最上层的HAP涂层表现出极高的晶粒晶粒，晶粒尺寸约为50 nm。杆状的HAP倾向于与薄膜生长方向大致平行，但是在最外层的细粒度HAP之间没有发现特定的晶体学关系。众所周知，在HAP/Ti界面附近有CA，P和NA的组成梯度，但是这项研究表明，上面显示的各种结构存在于组成梯度内，形成了倾斜的结构。