海綿骨の形態と組成を模倣した完全連通型骨置換材の創製

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本研究の目的は自家骨に匹敵する骨補填材を提供するために海綿骨の形態(三次元連続気孔)と組成(炭酸アパタイト)を模倣した骨置換材(炭酸アパタイトフォーム)創製の可能性を検討することである。海綿骨と類似形態を示すポリウレタンフォームをα型リン酸三カルシウム懸濁液に浸漬し、乾燥することによりα型リン酸三カルシウムをポリウレタンフォームの骨梁部に付着させた。乾燥体を電気炉にて加熱することによりポリウレタンフォームの焼却とα型リン酸三カルシウムの焼結を同時に行った。得られたフォームはポリウレタンフォームと類似した構造を示しており、粉末X線回折解析の結果、組成はα型リン酸三カルシウムのままであることがわかった。次に、得られたα型リン酸三カルシウムフォームを炭酸水素ナトリウムの懸濁溶液に浸漬することにより炭酸アパタイトへの相変換を検討した。α型リン酸三カルシウムフォームを常温で24時間炭酸水素ナトリウムの懸濁溶液に浸漬した場合には炭酸アパタイトの形成は認められなかった。そこで60℃、100℃、150℃、250℃にて水熱処理を行った。その結果、250℃にて水熱処理を行った場合にα型リン酸三カルシウムフォームは24時間以内に炭酸アパタイトに相変化することがわかった。炭酸アパタイトにおける炭酸含有量は3%であり、生体骨に匹敵するものであることがわかった。しかしながら得られた炭酸アパタイトフォームは機械的強さが低く圧縮強さで100KPaであった。炭酸アパタイトは骨芽細胞の分化を促進すること、また破骨細胞により吸収されることがわかった。