ナノ構造チタニアの生体活性とバイオ医用応用

纳米结构二氧化钛的生物活性和生物医学应用

• 批准号: 09F09360
• 负责人: 亘理 文夫
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09360/
• 关键词: ナノチューブ; チタニア; ハイドロキシアパタイト; 蛋白質吸着; 分子軌道法; RGDペプチド; リソグラフィー; 熱水処理; 結晶形態; 核生成・成長; DFT; コンピュータシミュレーション; 結合エネルギー; ナノ構造; 細胞培養; 生体活性; バイオ医用応用

(1)ミクロ条溝形成チタニア表面への細胞接着表面に幅12及40ミクロンの溝を形成したチタニア(TiO2)と平滑面試料をゾルーゲル法とリソグラフィー法を組合せて作製し、骨芽細胞(MC3T3-E1)を培養し光学顕微鏡とSEMで細胞接着挙動を調べた。細胞は溝の方向に沿って配列し、溝幅が狭いほどその傾向は強くなった。Alamar blue assay解析からミクロ溝は細胞の成長を規定し、ALP活性解析から増殖速度を規定すること、溝幅が狭いほどその傾向が強くなることが示された。表面エネルギーは12<40<平滑面の順であり、骨芽細胞の増殖と分化は表面エネルギーとよく関連している。(2)チタニアへの蛋白質吸着特性のシミュレーション計算評価分子軌道(MD)法を用いてRGDペプチドとチタニアの界面での相互作用をRGDの初期構造、チタニアの結晶構造、表面欠陥、水性環境の4つの因子を考慮しシミュレーション計算した。RGD初期構造よりもチタニア結晶構造のほうが、ルチル(110)面よりもアナターゼ(101)面のほうが、及び原子面のステップ構造がRGDの吸着に大きな影響を及ぼすことが示された。インプラントの歯科・整形外科応用へのチタンの表面修飾に理論的な指針を与えるものである。(3)チタニアナノチューブ表面への細胞接着チタン表面に形成したチタニアナノチューブ上に、熱水条件下で断面六角形のプリズム型ハイドロキシアパタイト(HA)結晶を合成した。HAの成長を制御し形態に影響を与える沈殿エージェントとして尿素を添加し、尿素の分解を導く熱水温度を選択した。密度関数理論(DFT)計算から、尿素の結合工ネルギーは(001)より(100)表面のほうが高く、HA結晶の形態に影響し、核生成・成長段階でHA結晶の成長を制御できることが示された。

(1)The cell adhesion surface of MC3T3-E1 was cultured under optical microscope and SEM, and the cell adhesion was modulated by the combination of the smooth surface coating method and the smooth surface coating method. The orientation of the cells is arranged along the groove, and the width of the groove is narrow and strong. Alamar blue assay analysis shows that the growth of cells in the groove is regulated, the growth rate of ALP activity is regulated, and the groove width is narrow. The smooth surface of the surface is 12<40<smooth, and the proliferation and differentiation of bone bud cells are closely related to the surface of the surface. (2)Molecular Orbital (MD) Method was used to evaluate the adsorption properties of protein in RGD. Four factors including initial structure of RGD, crystal structure of RGD, surface roughness and aqueous environment were considered. The initial structure of RGD shows that the adsorption of RGD is greatly influenced by the structure of crystal structure, crystal structure and atomic surface. Dentistry and Plastic Surgery: A Guide to the Theory of Surface Modification (3)The cells on the surface of the cell are then formed on the surface of the cell. Under hot water conditions, the hexagonal crystal (HA) is synthesized. The growth of HA affects the temperature of hot water. Density Correlation Theory (DFT) calculations show that the bonding process of HA crystals affects the morphology of HA crystals, the nuclear generation and growth stages, and the growth control of HA crystals.

项目成果

Silver/hydroxyapatite composite coatings on porous titanium surfaces by sol-gel method.

• DOI: 10.1002/jbm.b.31784
• 发表时间: 2011-04
• 期刊: Journal of biomedical materials research. Part B, Applied biomaterials
• 作者: J. Qu;Xiong Lu;Dan Li;Yonghui Ding;Y. Leng;J. Weng;S. Qu;B. Feng;F. Watari

Hexagonal prism-like hydroxyapatite formation on titania nanobubes

二氧化钛纳米管上六棱柱状羟基磷灰石的形成

• 发表时间: 2010
• 作者: Xiong Lu;Yingbo Wang;Xiang Ge;Yang Leng;Fumio Watari
• 通讯作者: Fumio Watari

Chitosan/BSA micropatterns on titanium surfaces by functionization and soft lithography

通过功能化和软光刻在钛表面上形成壳聚糖/BSA微图案

• 发表时间: 2010
• 作者: Xiong Lu;Dan Li;Jie Weng;Yang Leng;Fumio Watari
• 通讯作者: Fumio Watari

Hexagonal hydroxyapatite formation on TiO2 nanotubes under urea modulation

• DOI: 10.1039/c0ce00971g
• 发表时间: 2011-05
• 期刊: CrystEngComm
• 影响因子: 3.1
• 作者: Xiong Lu;Hongping Zhang;Ya-nan Guo;Yingbo Wang;Xiang Ge;Y. Leng;F. Watari