生体用金属ガラスワイヤーの作製

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生体内加重保持用ワイヤー材料ならびに生体再生用足場ワイヤーメッシュ材料には、生体親和性・高強度・低ヤング率の3点が要求される。金属材料は、基本的には生体にとって異質の材料であり、生体親和性の観点から使用できる金属元素は大きく制約される。金属-生体親和性等の観点からすれば、一部のTi・ ZrおよびPt-Pd基合金がその候補材料となるが、いずれも生体骨に比べ極めて高いヤング率を示す致命的問題点があり、応力が付加された場合、ヤング率の違いにより、人工骨/生体骨界面に弾性歪を生じ、長年の使用の際に界面剥離を誘発してしまう。そこで、本研究では、金属結晶に比べて約1/3のヤング率を示す金属ガラス材料に注目し、生体用金属ワイヤーの開発を試みた。具体的には、Zr基バルク金属ガラス合金として一般的な、Vitreloy・BAM-1 1 ・ Zr-A1-Ni-Cu合金の構成元素のうち、NiをCoに、A1をTiで置換する事により、生体用金属ワイヤーの作製を試みた。その結果、Ni-Free Zr-Al-Co-Cu, Ni-Free Zr-Ti-Al-CuおよびNi and Al freeZr-Ti-Co基金属ガラス細線の作製を達成した。本成果は、従来型のアモルファス細線作製手法である回転液柱紡糸法ではなく、新たに開発された溶融抽出紡糸法を用いて達成されたものである。また、本研究により作製された金属ガラスワイヤーは、500MPaを超える高強度を有しながらも、密着曲げ可能なほど良好な延性を有していることも明らかとなった。