無機高分子と生体吸収性有機高分子のハイブリッド化によるマシナブル骨代替材料の開発

自然骨に近いヤング率と曲げ強度をもつ材料の実現を目指し、アセチルセルロース(AC)/シリカ複合体をゾルーゲル法によって作製した。Si(OCH_3)_4(TMOS)-AC-H_2O-HNO_3-THF-CH_3OC_2H_4OH溶液をゲル化させ、30-70℃の種々の温度で乾燥させ、複合体を得た。モノマー換算のモル比AC/TMOS=0.5及び1.0の溶液から作製した複合体においては、ACに富むマトリックス中にミクロンオーダーのシリカリッチの粒子が分散していることがわかった。一方、モル比AC/TMOS=2.0の溶液から作製した複合体では、ACリッチマトリックスとシリカリッチ粒子の界面が明瞭でなかった。AC/TMOS比にかかわらず、複合体はマシナビリティーを示し、電気ノコギリによって5mm×2mm×4.4mmの直方体の試片に成形することができた。成形した試片を用いて3点曲げ試験によって力学的性質を評価したところ、出発溶液中のAC/TMOS比の増加とともに塑性変形の程度と破断歪みは増大し、ヤング率と曲げ強度は減少した。ゲルを乾燥させる温度を高くするとヤング率と曲げ強度は増大した。AC/TMOS比と乾燥温度を変化させることによって、ヤング率1.8-3.9GPa、曲げ強度48-100MPaの複合体を作製することができた。

自然骨に近いヤング率と曲げ強度をもつ材料の実現を目指し、アセチルセルロース(AC)/シリカ複合体をゾルーゲル法によって作製した。Si(OCH_3)_4(TMOS)-AC-H_2O-HNO_3-THF-CH_3OC_2H_4OH溶液をゲル化させ、30-70℃の種々の温度で乾燥させ、複合体を得た。モノマー換算のモル比AC/TMOS=0.5及び1.0の溶液から作製した複合体においては、ACに富むマトリックス中にミクロンオーダーのシリカリッチの粒子が分散していることがわかった。一方、モル比AC/TMOS=2.0の溶液から作製した複合体では、ACリッチマトリックスとシリカリッチ粒子の界面が明瞭でなかった。AC/TMOS比にかかわらず、複合体はマシナビリティーを示し、電気ノコギリによって5mm×2mm×4.4mmの直方体の試片に成形することができた。成形した試片を用いて3点曲げ試験によって力学的性質を評価したところ、出発溶液中のAC/TMOS比の増加とともに塑性変形の程度と破断歪みは増大し、ヤング率と曲げ強度は減少した。ゲルを乾燥させる温度を高くするとヤング率と曲げ強度は増大した。AC/TMOS比と乾燥温度を変化させることによって、ヤング率1.8-3.9GPa、曲げ強度48-100MPaの複合体を作製することができた。