バイオアパタイトセラミックのin vitro生体活性機能と力学的強度

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本研究における研究目標は,現在人工骨で有力視されているアパタイトセラミックスの生体環境での生体活性機能により,その表面に反応生成するアパタイト層の析出過程を組織構造と結晶性をキーワードに生体活性機能の把握をテーマとした.アパタイトが析出した材料の力学的特性を破壊抵抗から明確にし,き裂などの損傷を自然治癒することも含めた複雑な生体環境における材料設計の考え方を提案した.主な成果内容は,以下の通りである.(1) アパタイトセラミックスの生体溶液濃度の異なったin vitro環境下でのアパタイト層の析出過程を連続観察することで,骨結合メカニズムを検証した.(2) これら析出反応メカニズムを材料と生体溶液との化学反応機構から明らかにした.(3) 環境溶液による組織構造の変化が力学特性へ及ぼす影響について明確にした.(4) き裂などの損傷を自然治癒することも含めた複雑な生体環境における材料設計の考え方を提案した.(5) 実際の生体内(in vivo)での破壊挙動とそのメカニズムについて明らかにした.(6) アパタイトの活性化機能を利用し,チタン合金などの金属材料表面にコーティングを施すことで骨結合可能なハイブリッドチタン合金の創製を提案した.今後の研究の展開は,実際に長期間埋め込むことを想定した歩行制御プログラムを導入した繰返し荷重付加によるin vitro疲労試験の実施および応力とアパタイト析出の関係について明らかにする.