液相法による第5族元素含有バイオアダプティブリン酸塩ガラスの設計

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液相法によるリン酸塩インバートガラスの作製プロセスを確立するため、溶融法で作製したリン酸塩インバートガラスにおいて、ニオブと類似した特性を示したチタンを原料とし材料作製を行った。作製したガラスはリン酸塩の含有量が30mol%程度であり、インバート組成領域のガラスであり、ラマンや31P MAS-NMRより解析したリン酸塩グループの構造はオルトリン酸塩とピロリン酸塩より構成されていた。ラマンスペクトルからは、P-0-Ti結合に帰属するピーク強度が、チタン含有量の増加に伴い大きくなった。31P MAS-NMRの結果からは、オルトリン酸塩、ピロリン酸塩に帰属する領域に加え、メタリン酸塩に帰属する領域までピークが広がっていた。しかし、ラマンスペクトルからはメタリン酸塩構造に帰属するバンドが存在しないことから、導入したチタンはその量が増加するに伴い、ピロリン酸塩ユニット同士を架橋することで、「(-O-P-O-Ti-O-P-O-)n」鎖状構造が形成されていることを明らかにした。この構造は、溶融法リン酸塩インバートガラスには見られない特異的な構造であった。無機イオンの溶出挙動は、チタン含有量の増加に伴い減少したことから、チタンが短いリン塩ユニットを架橋し、化学耐久性を向上したと考えられる。5族元素であるニオブは、塩化ニオブ水溶液を原料に、チタン含有リン酸塩インバートガラスを作製する際に確立したプロセスにて、液相法ニオブ含有リン酸塩インバートガラスを作製した。ニオブ含有ガラスもチタン同様、リン酸塩の含有量が30mol%程度であり、インバート組成であった。一方、リン酸塩ユニットとの反応性が強く、チタンより少ない仕込み量でも多くのニオブをガラス網目構造に導入可能であった。ラマンスペクトルからも、オルトリン酸塩、ピロリン酸塩に帰属するピークが見られ、チタン同様のチェーン構造の形成が示唆された。