不均質系アパタイトの合成設計と生体材料への応用

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生体系では、歯や骨を構成しているハイドロキシアパタイトは、厳密には微量の多種イオンや数%のCO_3^<2->を含む炭酸アパタイトである。さらに詳しく検討して行くならば不均質な傾斜性炭酸アパタイトから成り立っているであろう。また、エナメル質の表層から内層部に向かってF濃度の勾配が存在する。我々は、このような不均質系アパタイト生成のメカニズムを物理化学的立場から探求しようと研究を進めている。まず、できるだけ現象をシンプルにして解析を容易に行うため、独自の2ステップ供給方式を考案した。本研究では、このシステムを発展させることにより高傾斜機能性を有するアパタイト結晶の合成制御が可能な設計指針を確立させることを目的とする。本年度では、温度コントローラ、マントルヒ-タ、pHコントローラ、マイクロチューブポンプ、電磁弁、タイマー等を用い精密アパタイト自動合成装置を完成させた。また、供給液濃度、速度、時間等を制御しながら表層から内層に至る傾斜性を有するアパタイト結晶の合成を行い、最適合成制御に関する基礎データを集積し得た。得られた結晶の同定と構造解析を既存のX線回折装置およびRietveld解析により行い、生成したアパタイト結晶の性状をSEM、HR-TEM、分析電顕(WDS、EDS)、ESCA等を用いて分析した。その結果、傾斜機能性アパタイトの合成設計が可能となった。今後は、表層から内層に至る結晶構造に傾斜性をもたせ、内部は安全な、外部は骨とよく馴染む代謝性を有するハイブリッド型炭酸アパタイトを合成するための最適設計条件を決定していきたいと考えている。