リン酸塩ガラスに発現する特異構造の解明と生体医療用材料への展開

磷酸盐玻璃独特结构的阐明及其在生物医学材料中的应用

• 批准号: 22H01808
• 负责人: 田村 友幸
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01808/
• 关键词: 生体ガラス; リン酸塩ガラス; シミュレーション

本課題で実施する「リン酸塩ガラスに発現する特異構造である6配位Siの生成の解明と生体医療用材料への展開」のために，本年度は，以下の3項目を遂行した．(1) 6配位Siの実空間観察: STEM-EELSの空間分解能は既に原子オーダーに達しており，近年では元素の局所濃度分布が分析できるようになっている．本課題では，配位数(隣接酸素数)やQn(架橋酸素数)などの同一元素の異なる原子環境の分布の実空間図示法の確立を目指す．今年度はまず，第一原理EELS計算から得られる大量のスペクトルデータを機械学習することで，ガウス過程回帰のもとで，単純な平均スペクトルではなく分散(揺らぎ)も考慮した参照スペクトルを作成する手法を確立した．Siの価数分布が不明と仮定したモデルの平均スペクトルについてもよい価数分布予測が実現できた．これにより，任意の元素の原子環境分離フィルターを作成することが可能となった．(2) 6配位Si形成の反応を決定する構造記述子の構築: 4配位Siから6配位Siが形成される反応過程そのものが明らかになっていなかったので，今年度はまず，DFTに基づく分子動力学シミュレーションから6配位Si形成の反応パスを解明した．6配位Siが形成される際には，4配位SiとQ2-Pから6配位SiとQ3-Pが形成され，その際にはネットワーク修飾元素であるNaの動きが重要であることが明らかになった．(3) カチオン種依存性の解明と機能強化: 現在NaOを含むガラスの計算と実験を進めているが，将来的には骨形成に有効な様々なカチオン種を多く含むガラスを作成したい．今年度は，抗菌作用を有するGaのガラスについての検討を開始した．

This topic で す be applied る "リ ン acid salt ガ ラ ス に 発 now す る specific tectonic で あ る 6 ligand Si の generated の interpret と body raw materials for medical use へ の launched" の た め に, は this year, the following の を 3 project carries out し た. (1) 6 ligand Si の be space 観 examine: STEM - EELS の space decomposition can は に both atomic オ ー ダ ー に da し て お り, recent で は element の が bureau concentration distribution analysis で き る よ う に な っ て い る. This topic で は, coordination number (隣 acid primes) や Qn (prime) bridge acid な ど の same element の different な る atomic distribution environment の の be space 図 shephatiah の establish を refers す. Our は ま ず, the first principle of EELS computing か ら have ら れ る large の ス ペ ク ト ル デ ー タ を rote learning す る こ と で, ガ ウ ス process back 帰 の も と で, average 単 pure な ス ペ ク ト ル で は な く dispersion (揺 ら ぎ) も consider し た reference ス ペ ク ト ル を made す る gimmick を establish し た. Si の 価 number distribution unknown が と 仮 set し た モ デ ル の average ス ペ ク ト ル に つ い て も よ い 価 number distribution can be が be presently で き た. The separation of the atomic environment of any <s:1> element <e:1>, フィ タ タ を を, can be made into する とが とが とが となった. (2) 6 ligand Si be 応 の を decided す る structure describes a の construct: 4 complexing Si か ら 6 ligand Si が form さ れ る anti 応 process そ の も の が Ming ら か に な っ て い な か っ た の で, our は ま ず, DFT に base づ く molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン か ら 6 ligand Si be 応 の パ ス を interpret し た. 6 ligand Si が form さ れ る interstate に は, 4 complexing Si と Q2 -p か ら 6 ligand Si と Q3 -p が form さ れ, そ の interstate に は ネ ッ ト ワ ー ク modified element で あ る Na の dynamic き が important で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. (3) カ チ オ ン kind of dependency の interpret と function strengthen: NaO now contains を む ガ ラ ス の computing と be 験 を into め て い る が, future に は bone formation has a sharper に な others 々 な カ チ オ ン species を く more including む ガ ラ ス を made し た い. This year, を, antibacterial effects を include するGa, ガラスに, ガラスに, て, 検, 検, を, start, た.