骨様ハイドロキシアパタイト超薄膜コーティングチタン板の生体適合性

类骨羟基磷灰石超薄膜涂层钛板的生物相容性

基本信息

批准号：
15791136
负责人：
柴田陽
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Showa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は放電を利用したチタンの表面改質について一連の研究を行った.その結果,陽極グロー放電プラズマ処理により,チタン表面のマイナス荷電が上昇し,ナトリウムを核としたリン酸カルシウムの析出が促進されることが確認された.これらのメカニズムの解明から,チタン板表面に約1μmの骨様ハイドロキシアパタイトコーティング処理が可能となった.本コーティング処理は,ハンクス擬似体液に浸漬したチタン板を陰極,対極に白金箔を設定し,液中放電によりチタン板表面に液中の成分を吸着させ,骨様ハイドロキシアパタイトを析出させる方法である.本コーティング膜は,放電により析出したイオン活性の高いTiO酸化膜の中にコーティング膜の成分が傾斜的に存在しており,母材との密着性も非常に高いことが,X線光電子分光分析によって判明した.また,本コーティング膜の成分は,擬似体液から析出させることから,リン酸基が一部炭酸基に置換された骨のアパタイトときわめて類似しており,そのCa/P比も1.71と骨とまったく同一であることが本研究より明らかになった.ラットを用いた動物実験では,本コーティングはCa/P比1.67の化学量論的ハイドロキシアパタイトよりも優れた骨誘導能を示した.一方歯科用インプラントは,口腔内に一部露出する経皮デバイスであることから,優れた骨伝導性と抗菌性を有することが望ましい.本研究では,電解液中での放電陽極酸化処理により,チタン表面に高い抗菌性と細胞適合性を両立させることに成功し,さらにその詳細なメカニズムを解明した.

今年，我们利用放电对钛进行了一系列的表面改性研究。结果表明，阳极辉光放电等离子体处理增加了钛表面的负电荷，促进了以钠为核心的磷酸钙的沉淀。阐明这些机制后，可以在钛板表面涂覆约 1 μm 的骨状羟基磷灰石。这种涂层工艺使用浸入汉克模拟体液中的钛板作为阴极，铂箔作为对电极，并利用浸没放电将液体中的成分吸附到钛板表面，从而在该涂层中沉淀出骨状羟基磷灰石。涂膜中，涂膜的成分呈梯度存在于放电析出的离子活性高的TiO氧化膜中，与基材的附着力也很高。 X射线光电子能谱显示，这种涂膜的成分是从模拟体液中沉淀出来的，因此它与骨磷灰石非常相似，其中一些磷酸基团被碳酸盐基团取代。 Ca/P比为1.71，与骨骼完全相同。在使用大鼠的动物实验中，该涂层的Ca/P比为1.67。它表现出比化学计量羟基磷灰石更好的骨诱导能力。另一方面，牙种植体是部分暴露在口腔中的透皮装置，因此预计它们具有优异的骨传导性和抗菌性能。在这项研究中，我们成功地实现了高抗菌性能。通过在电解液中进行放电阳极氧化处理，研究了钛表面的性能和电池相容性，并进一步阐明了详细的机理。