無機高分子材料表面の生体活性発現に関する研究

无机高分子材料表面生物活性表达研究

• 批准号: 08740547
• 负责人: 早川 聡
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740547/
• 关键词: 生体活性; ^<29>SiMAS-NMR; ^<31>PMAS-NMR; アパタイト; 表面水酸基

本研究では、Fe,V等の遷移金属酸化物を添加及び無添加のCaO(Na_2O)-SiO_2系ガラスを粉砕後、粒径を150〜300μmにそろえ、人の体液とほぼ等しい無機イオン濃度を有する擬似体液中に互いに接触しないよう浸漬し、1日〜7日間の所定の期間経過後、ガラス粒子を取り出し、表面水酸基生成状態を^<29>Si固体高分解能マジック角度回転法による核磁気共鳴(MAS-NMR)分光法により調べた。0.05mol%程度の遷移金属酸化物の添加によって、ガラス粒子表面に短期間で形成されたシリカゲル層の表面水酸基(シラノール基)量は同組成の板状ガラス試料表面と比較して多くなり、アパタイト形成も速くなった。微量の遷移金属酸化物の添加は、板状ガラス試料ではアパタイト核誘起に重要なシリカゲル層の形成を抑制するが、ガラス粒子に対しては、擬似体液中でのシリカゲル層の形成を抑制するよりも、形成したシリカゲル層の溶出を抑制する効果の方が大きいため、アパタイト核誘起能が高くなると考えられる。各期間浸漬後の擬似体液中のCaおよびP濃度を分析した結果、リン酸塩の析出量は表面シラノール基量とほぼ比例関係があることが分かった。^<31>PMAS-NMR分光法によってガラス表面に形成したリン酸塩の化学状態(重合度、電荷、Ca/P比)を解析した結果、擬似体液中に存在するH_2PO_4^-,HPO_4^<2->イオンではなく、吸着初期(アパタイト核形成段階)から兎の皮質骨中のアパタイトと同様のPO_4^<3->イオンの状態であった。NMR分光法により決定したQ^3(OH)/Q^4比に基づき、表面シリカゲル構造モデルを構築した。分子軌道計算によってガラスマトリックス構造中にQ^2(OH)_2構造単位を含む場合においてもQ^3(OH)がリン酸塩の吸着サイトであることが示唆された。今後の材料設計の指針として、CaO(Na_2O)-SiO_2系ガラスへの微量の遷移金属酸化物の添加は、生体模倣反応を利用したガラス粒子表面でのアパタイト合成に有利でり、アパタイト核を誘起するQ^3(OH)/Q^4比を有する化学的に安定なシリカゲル構造の材料表面との複合化が考えられる。

In this study, CaO(Na_2O)-SiO_2 system with or without addition of Fe,V, etc. was powdered, particle size ranged from 150 μm to 300μm, and the concentration of inorganic ions in human body fluids varied with the concentration of inorganic ions in simulated body fluids. After immersion for a predetermined period of 1 - 7 days, the particles were extracted, and the formation state of surface hydrothermal acid groups was modulated <29>by MAS-NMR spectroscopy. 0.05 mol % of the migration metal acid added to the surface of the particles in a short time to form a layer of surface water group (group) amount and composition of the plate-like sample surface comparison, more, more, more quickly. The addition of trace amounts of migrating metal acids to the plate-like sample inhibits the formation of an important layer of metal in the formation of a layer of metal in a simulated body fluid. The concentration of Ca and P in the simulated body fluid after immersion in each period was analyzed. The precipitation amount of Ca and P was determined by the proportion of Ca and P in the surface. <31>PMAS-NMR spectroscopy analysis of the chemical state (coincidence, charge, Ca/P ratio) of the acid in the surface of the sample. The results show that H_2PO_4^-, HPO_4 ^-exists in the simulated body fluid. The initial <2->adsorption stage (nuclear formation stage) and the state of the acid in the cortical bone are similar<3->. NMR spectroscopy was used to determine the Q^3(OH)/Q^4 ratio, and the structure of the surface layer was determined. Molecular orbital calculations are carried out in the case of Q^2(OH)_2 structural units containing Q^3(OH)_2. In the future, material design guidelines, CaO(Na_2O)-SiO_2 system, the addition of trace amounts of migrating metal acids, the use of biomimetic reactions, the synthesis of particles on the surface of particles, the chemical stability of particles, the formation of Q_3 (OH)/Q_4 ratios, and the surface recombination of materials with structures are discussed.