生体活性骨修復材料の設計

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本研究代表者らは先に, アパタイトとウオラストナイトを含む結晶化ガラスが, 生体内で骨と自然に強く化学的に結合し, しかも長期に亘って高い機械的強度を示すことを明らかにした. この種の生体活性は骨修復材料の特性として重要であるが, それを支配する因子は未だ明らかでない. 本研究代表者らはこれ迄に, 生体内でその表面に骨の無機質と同様のアパタイト層を形成することが, 生体活性を示す材料の条件であると推定した. 本研究は, その種のアパタイト層を形成する材料の条件を研究することによって, 生体活性骨修復材料を設計する指針を明らかにすることを目的とする.そのために本研究では, 生体活性の異なる5種類のガラス及び結晶化ガラスの顆粒状試料を擬似体液に浸漬し, 種々の時間経過擬似体液のイオン濃度変化を高周波誘導結合プラズマ発光分光法により調べた. 擬似体液としては, 細胞を含まず, 無機イオン濃度だけをヒトの血漿のそれにほぼ等しくしたものを用いた. その結果, 次の事が明らかになった.1)生体内で表面にアパタイト層を形成し, 骨を結合するガラス及び結晶化ガラスはいずれもCa, Si及びMgをCa>Si>Mgの順に多く擬似体液中に溶出するが, 表面にアパタイト層を生成せず, 骨と結合しない結晶化ガラスはこれらの元素をほとんど溶出しない.2)これらの元素はいずれも, 結晶化ガラス中のアパタイト以外の相, すなわちガラス相やウオラストナイト相から溶出するが, その溶出は, 少量のAl_2O_3成分の添加によって著しく抑制される.3)上記成分は, 体液のアパタイトに対する過飽和度を高めると共に, 材料表面にアパタイトの核形成に有利な位置を生成する役割りを果す.従って, 生体活性材料の設計には, 上記元素の溶出を適当に制御することが重要であると結論される.