選択的レーザー焼結法に適する生体活性結晶化ガラスの開発

适用于选择性激光烧结法的生物活性微晶玻璃的研制

基本信息

批准号：
04F04713
负责人：
大槻主税
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

病気やけが、老化で損傷した骨や歯を修復するために、骨と結合する性質(生体活性)を示すセラミックスが用いられている。超高齢社会を迎え、その製造技術の水準をより高める必要がある。選択的レーザー焼結法は、コンピューター上で設計した微細構造をもつセラミックスを容易に作製できる製造技術である。そこで、生体活性を示すガラスを選択的レーザー焼結法により焼結・結晶化させることができれば、患者の損傷部位に合わせたオーダーメイドの硬組織修復材料の作製が容易にできると期待される。昨年度は、CaO-SiO_2-P_2O_5-CaF_2系ガラスを通常の溶融急冷法により作製し、このガラス粉末を一軸加圧成形した後、加熱処理を施すことにより、アパタイトとウォラストナイトを析出した結晶化ガラスを得た。ただし、これらの結晶化ガラスの曲げ強度を調べたところ、従来の生体活性を示す結晶化ガラスが100MPa以上の値を示すのに対し、10MPa程度しか示さなかった。結晶化ガラスを観察したところ気孔が多数残存しており、結晶化ガラスを作製する際にガラス粉末の焼結が十分に進んでいなかったためと考えられる。そこで本年度は、この系にNa_2Oを添加したχNa_2O・(48-χ)CaO・45SiO_2・5P_2O_5・2CaF_2組成で結晶化ガラスの作製を試みた。Na_2Oを2mol%(χ=2)添加するだけで、ガラス粉末の焼結が起こりやすくなり、緻密な結晶化ガラスが得られた。しかも、擬似体液(SBF)中においてその表面に骨類似アパタイトが形成するのに要する期間が短くなった。すなわち、高い生体活性を示す可能性があることが示された。これらの結果より、Na_2O-CaO-SiO_2-P_2O_5-CaF_2系ガラスを選択的レーザー焼結法で焼結・結晶化させれば、生体活性を示す結晶化ガラスが得られると期待される。

表现出骨结合特性（生物活性）的陶瓷已用于修复因疾病，损伤或衰老而受损的骨骼和牙齿。我们需要达到一个超老化的社会，并进一步提高制造技术的标准。选择性激光烧结是一种制造技术，可轻松生产具有计算机上设计的微观结构的陶瓷。因此，如果表现出生物活性的玻璃可以通过选择性激光烧结来烧结并结晶，则可以预计可以轻松准备针对患者损害部位量身定制的定制硬组织修复材料。去年，基于CAO-SIO_2-P_2O_5-CAF_2的玻璃是通过通常的熔融方法制备的，在玻璃粉末的单轴压力造型后，它经过热处理，以获得沉淀磷灰石和氧化石的结晶玻璃。但是，当检查了这些结晶玻璃的弯曲强度时，传统的结晶玻璃表现出100 MPa或更高的生物活性值，而仅显示约10 MPa。当观察到结晶的玻璃时，仍保留了许多孔，并且认为玻璃粉的烧结在制备结晶玻璃时没有足够的前进。因此，今年我们试图用组合χNA_2O，（48-χ）CAO，45SIO_2、5P_2O__5和2CAF_2制造结晶的玻璃，其中将Na_2o添加到该系统中。只需添加2 mol％（χ= 2）Na_2o就可以更轻松地烧结玻璃粉，从而产生致密的结晶玻璃。此外，在模拟体液（SBF）中形成骨状磷灰石所需的周期已缩短。也就是说，它可能表现出高生物活性。基于这些结果，预计基于NA_2O-CAO-SIO_2-P_2O_2-CAF_2基于选择性的玻璃将通过选择性激光烧结而结晶，则将获得表现出生物活性的结晶玻璃。