選択的レーザー焼結法に適する生体活性結晶化ガラスの開発

适用于选择性激光烧结法的生物活性微晶玻璃的研制

• 批准号: 04F04713
• 负责人: 大槻 主税
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04713/
• 关键词: 選択的レーザー焼結法; 生体活性; 結晶化ガラス; 擬似体液; アパタイト; ウォラスナイト; ウォラストナイト

病気やけが、老化で損傷した骨や歯を修復するために、骨と結合する性質(生体活性)を示すセラミックスが用いられている。超高齢社会を迎え、その製造技術の水準をより高める必要がある。選択的レーザー焼結法は、コンピューター上で設計した微細構造をもつセラミックスを容易に作製できる製造技術である。そこで、生体活性を示すガラスを選択的レーザー焼結法により焼結・結晶化させることができれば、患者の損傷部位に合わせたオーダーメイドの硬組織修復材料の作製が容易にできると期待される。昨年度は、CaO-SiO_2-P_2O_5-CaF_2系ガラスを通常の溶融急冷法により作製し、このガラス粉末を一軸加圧成形した後、加熱処理を施すことにより、アパタイトとウォラストナイトを析出した結晶化ガラスを得た。ただし、これらの結晶化ガラスの曲げ強度を調べたところ、従来の生体活性を示す結晶化ガラスが100MPa以上の値を示すのに対し、10MPa程度しか示さなかった。結晶化ガラスを観察したところ気孔が多数残存しており、結晶化ガラスを作製する際にガラス粉末の焼結が十分に進んでいなかったためと考えられる。そこで本年度は、この系にNa_2Oを添加したχNa_2O・(48-χ)CaO・45SiO_2・5P_2O_5・2CaF_2組成で結晶化ガラスの作製を試みた。Na_2Oを2mol%(χ=2)添加するだけで、ガラス粉末の焼結が起こりやすくなり、緻密な結晶化ガラスが得られた。しかも、擬似体液(SBF)中においてその表面に骨類似アパタイトが形成するのに要する期間が短くなった。すなわち、高い生体活性を示す可能性があることが示された。これらの結果より、Na_2O-CaO-SiO_2-P_2O_5-CaF_2系ガラスを選択的レーザー焼結法で焼結・結晶化させれば、生体活性を示す結晶化ガラスが得られると期待される。

Disease, aging, bone damage, bone healing, and bone bonding properties (biological activity) Super high society welcome, high manufacturing technology level, high quality The sintering method of the selection is to design the fine structure on the surface of the glass and to make it easy to manufacture it. The preparation of hard tissue repair materials by sintering, crystallization, and combination of the damaged parts of the patient is easy. The CaO-SiO_2-P_2O_5-CaF_2 system was prepared by melt quenching method. The powder was formed by one-axis pressure forming. After heat treatment, the powder was precipitated and crystallized. The crystallization strength of the crystalline material is adjusted to 100MPa or more, and the biological activity of the crystalline material is adjusted to 10MPa or more. Crystallization of the powder was observed and most of the pores remained. Crystallization of the powder during sintering was very advanced. This year, Na_2O was added to the system. Na_2O·(48-χ)CaO·45SiO_2·5P_2O_5·2CaF_2 was added to the system. Na_2O = 2 mol %(χ=2) was added to the powder, and the sintering and densification of the powder were obtained. A short period of time is required for the formation of a bone like substance in a simulated body fluid (SBF). The high biological activity is a possibility. The results show that the Na_2O-CaO-SiO_2-P_2O_5-CaF_2 system has a good selectivity, and the sintering method, crystallization method and biological activity are expected to improve the crystallization efficiency.