電気泳動堆積による生体活性有機高分子複合材料の開発

电泳沉积生物活性有机高分子复合材料的开发

• 批准号: 07J00342
• 负责人: 薮塚 武史
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto 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 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J00342/
• 关键词: アパタイト核; 生体活性; 電気泳動堆積; 有機高分子材料; チタン; 骨補填材料; アルミナ; ステンレス; アパタイトマイクロカプセル; ポリエチレン; 徐放性

ヒトの血漿とほぼ等しい無機イオン濃度を有する擬似体液のpHや温度を上昇させると、擬似体液中にリン酸カルシウムナノ粒子が析出する。最近我々はこの微粒子が高活性にヒドロキシアパタイトを誘起することを発見し、アパタイト核と名付けた。有機高分子材料は柔軟性に富み、複雑な形状への加工や種々の材料との複合が容易である利点を持つ。これらの特徴を活かし、有機高分子材料に生体活性を付与することが可能になれば、高い機能を有する多様なインプラント材料の開発につながる。本研究では、多孔質ポリエチレンの細孔内部にアパタイト核を電気泳動堆積し、印加電圧を種々変化して条件を最適化し、柔軟性を有する有機高分子材料に高い生体活性を付与することに成功した。また、多孔質ポリエチレンを擬似体液に浸漬し、擬似体液の温度を上昇することで細孔内にアパタイト核を析出し、ポリエチレンに高い生体活性を付与することに成功した。さらに、アパタイト核を各種生体材料へ応用する研究も並行して進めた。チタンは表面に酸化皮膜を形成し、高い生体親和性、高い耐食性、高い強度を有するが、生体活性の発現に時間を要する。チタン金属に短期間のうちに発現する生体活性が付与できれば、生体材料としての機能は大きく向上する。本研究では、表面に微細な細孔を形成したチタン板を擬似体液に浸漬し、電磁誘導を用いてチタン板を直接加熱することにより、チタン板表面の細孔内部に多数の微小なアパタイト核を析出し、チタンに高い生体活性を付与することに成功した。以上の研究成果を1編の論文発表、並びに、22nd International Symposium on Ceramics in Medicine、9th Asian BioCeramics Symposiumおよび第31回日本バイオマテリアル学会大会において、口頭あるいはポスター発表を行った。

当具有与人体血浆大致相同的无机离子浓度的模拟体液的pH和温度升高时，磷酸钙纳米粒子在模拟体液中沉淀。最近，我们发现这种细颗粒能诱导出高活性的羟基磷灰石，并将其命名为磷灰石核。有机高分子材料具有高度柔性、易于加工成复杂形状并与各种材料结合的优点。如果能够利用这些特性赋予有机高分子材料生物活性，将导致多种高功能植入材料的开发。在这项研究中，我们将磷灰石核沉积在多孔聚乙烯的孔内，并通过改变施加的电压和优化条件，成功地赋予柔性有机聚合物材料高生物活性。此外，通过将多孔聚乙烯浸入模拟体液中并升高模拟体液的温度，磷灰石核在孔内沉淀，成功地赋予聚乙烯高生物活性。此外，磷灰石核应用于各种生物材料的研究也在并行进行。钛在其表面形成氧化膜，具有高生物相容性、高耐腐蚀性、高强度，但发挥生物活性需要时间。如果能够赋予钛金属短时间内显现的生物活性，其作为生物材料的功能将得到极大的提高。在这项研究中，将表面形成有细小孔隙的钛板浸入模拟体液中，通过电磁感应直接加热钛板，在钛板表面的孔隙内产生大量微小的磷灰石核。成功沉淀钛板并赋予钛高的生物活性。上述研究成果以一篇论文的形式发表，并在第22届国际医学陶瓷研讨会、第9届亚洲生物陶瓷研讨会、第31届日本生物材料学会年会上进行口头和海报展示。

项目成果

Fabrication of Bioactive Apatite Nuclei Precipitated Titanium by Using Electromagnetic Induction Heating

电磁感应加热制备生物活性磷灰石核沉淀钛

• 发表时间: 2009
• 作者: 薮塚武史;日比野光宏;八尾健;田中耕次郎;竹本充;根尾昌志;中村孝志
• 通讯作者: 中村孝志

Fabrication of Bioactive Apatite Nuclei Precipitated Titanium by Using Electromagnetic Induction Heating

电磁感应加热制备生物活性磷灰石核沉淀钛

• DOI: 10.4303/bda/d110122
• 发表时间: 2010-12-02
• 期刊: Bioceramics Development and Applications
• 作者: Takeshi Yabutsuka;M. Hibino;T. Yao;Kojiro Tanaka;M. Takemoto;M. Neo;Takashi Nakamura
• 通讯作者: Takashi Nakamura

アパタイト被覆シリカゲル微小球の開発

磷灰石包覆硅胶微球的研制

• 发表时间: 2008
• 作者: 山根史帆里; 薮塚武史; 日比野光宏; 八尾健
• 通讯作者: 八尾健

アパタイト核含有無機バインダーによる有機高分子材料への生体活性の付与

使用含有磷灰石核的无机粘合剂赋予有机聚合物材料生物活性

• 发表时间: 2008
• 作者: 薮塚武史; 井上裕三; 島田誠之; 日比野光宏; 八尾健
• 通讯作者: 八尾健

生体活性チタン-アパタイト核複合材料の開発

生物活性钛磷灰石核复合材料的研制

• 发表时间: 2007
• 作者: 薮塚 武史;日比 野光宏;八尾 健
• 通讯作者: 八尾 健