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。

本研究的目的是阐明钛/羟基磷灰石（HAp）复合材料的粘合界面结构，该复合材料作为人造骨和人造牙根而受到关注。 Ti/HAp界面结构对HAp薄膜的附着力和Ti/HAp复合材料本身的力学性能有很大的影响，因此澄清该结构对于实用目的很重要，但具体细节尚未明确。还没有。 2003年，我们采用由以下三个步骤组成的实验方法分析了在Ti上形成HAp时的Ti/HAp界面结构。 (1)将纯Ti浸入保持在60℃的5M-NaOH中24小时，然后在40℃干燥24小时。 (2)在600℃下保持1小时，并在炉内冷却。 (3)在维持在36.5℃的模拟体液(小久保溶液)中浸渍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。在HAp/Ti界面附近从Ti基体到HAp膜跨度约1μm的区域，从Ti基体一侧开始，分布有厚度约30mm的层状TiO_2(金红石型)、颗粒状的钛酸钠，其粒径为约100纳米，约200可以看出，Ca_<10>Na(PO_4)_7的粒径为10 nm，CaTiO_3的粒径为200 nm左右，HAp为宽度约为100 nm、长度为棒状。约300nm被堆叠而成。此外，棒状HAp上存在的最外层HAp膜表现出非常细小的晶粒，晶粒尺寸约为50 nm。尽管棒状HAp倾向于大致平行于膜生长方向延伸，但在棒状HAp和最外层中的细粒状HAp之间没有发现特定的晶体学关系。此前，已知HAp/Ti界面附近存在Ca、P和Na的成分梯度，但本研究表明，在该成分梯度内存在上述各种结构，并且该梯度结构已经清楚：这。