高生体活性アパタイト開発のためのナノ機能元素の解明

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高齢化社会の到来と共に高性能で高品質な高性能な生体材料の研究および開発が必要である。その強いニーズの下、高機能・多機能な次世代型生体材料の開発へ向け、本科研費では微量機能性元素として、特にSiがアパタイト構造へ及ぼす影響を詳細に研究することを目的とした。固溶ハイドロキシアパタイト合成のため、硝酸カルシウム、水酸化カルシウム等をCa源として用い,さらにリン酸水素アンモニウム等をP源の出発原料と、これらの出発原料を用いてソフトケミカル手法にてハイドロキシアパタイトを作製した。生成物を濾過後,乾燥、粉砕しハイドロキシアパタイト試料とし、300～1300℃で種々の雰囲気にて熱処理して高純度で微粉末のハイドロキシアパタイトナノ粉末の原料を得た。これにSiを添加したハイドロキシアパタイトを合成するため、SiはTEosを原料して所定量添加し、固溶ハイドロキシアパタイトを合成した。合成で得た固溶ハイドロキシアパタイト試料の構成相をXRDにて評価し、アパタイト構造を保持している事を確認した。次いで、その微細組織をSEMおよびTEMにて評価したところ、微細化が進行し、さらにガス吸着試験から、比表面積が増加した。ハイドロキシアパタイトのCa局所構造は、放射光施設(PF施設およびSpring8施設)にてXAFS評価した結果、SiはSiO4としてPO4サイトに置換することが判明した。このような機能性金属イオンの局所構造解明とそれに伴うアパタイト構造中の局所構造変化の解明を進めることは、次世代型アパタイト材料に必要な機能性元素のナノ構造科学への有用な知見となると期待される。