チタン/セグメント化ポリウレタン複合材料の人工腱への応用

钛/分段聚氨酯复合材料在人工肌腱中的应用

基本信息

批准号：
07J08971
负责人：
坂本晴美
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

力学的強度および生体機能性に優れた材料を創出するために,シランカップリング剤(γ-MPS)を用いて金属と高分子材料とを複合化した.金属材料にはチタン(Ti)を高分子材料には血液適合性に優れるセグメント化ポリウレタン(SPU)を選択した.その際,界面の接合強度を支配する因子を網羅的に解明し,界面の接合強度および界面の耐久性を界面の構造レベルで制御することを目指した.因子の解明は,シランカップリング剤の膜厚,Ti表面水酸基,SPU架橋数に着目した.このとき,Ti表面水酸基量の制御は過酸化水素浸漬により,SPU架橋数はUV照射によって制御を試み,それぞれの因子を制御した複合材料の界面の接合強度をせん断試験により算出した.その結果、過酸化水素浸漬処理およびUV照射によってそれぞれTi表面水酸基量およびSPUの架橋数を制御することができた.さらに,シランカップリング剤の膜厚,Ti表面水酸基,SPU架橋数を増加させると,界面の接合強度が増加したことから,それぞれが界面の接合強度の支配因子であることが明らかになった.また,それぞれの支配因子を制御した複合材料は超純水浸漬に対する耐久性が向上することが明らかになった.さらに,複合材料の生体機能性の評価を行うために,血小板粘着試験を行ったところ,Tiでは多くの血小板が粘着したが,Ti-SPU複合材料では,血小板粘着がみられなかった.これは,SPU由来の血液適合性が複合材料にも付与されたと考えられる.以上から,生体機能性を有する金属-高分子複合材料を創出し,その界面の接合強度の界面の構造レベルで制御することができた.

为了创造一种具有优异机械强度和生物功能的材料，我们选择了具有优异血液相容性的嵌段聚氨酯（SPU）作为分子，使用硅烷偶联剂（γ-MPS）复合金属和聚合物材料。为此，我们全面阐明了影响界面粘合强度的因素，并通过检查界面的结构来评估界面的粘合强度和耐久性。为了阐明影响因素，我们重点考察了硅烷偶联剂的膜厚、Ti表面的羟基以及SPU上的交联数量。此时，Ti表面的羟基数量为我们尝试通过UV照射来控制Ti，并通过控制各因素的剪切试验计算复合材料界面的结合强度。结果，我们发现：钛我们能够控制表面羟基的数量和SPU交联的数量。此外，随着我们增加硅烷偶联剂的膜厚度、Ti表面羟基和SPU交联的数量，结果表明，这些是界面结合强度的控制因素。还表明，控制了各个控制因素的复合材料在浸入超纯水中时的耐久性得到改善。为了评估复合材料的生物功能性，我们进行了血小板粘附测试，发现虽然有许多血小板粘附在Ti上，但在Ti-SPU复合材料中没有观察到血小板粘附，这被认为源于血液相容性。由上可知，可以制造具有生物功能的金属-聚合物复合材料，并且可以在界面的结构水平上控制界面处的结合强度。