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ハイドロキシアパタイト系生体材料の第一原理計算に基づいた欠陥制御と機能構築

基于第一性原理计算的羟基磷灰石生物材料的缺陷控制和功能构建

基本信息

批准号：
10J01264
负责人：
村田秀信
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

ハイドロキシアパタイト(HAp)は骨や歯の主成分で、高い生体親和性を示すことから、骨や歯の代替材料として研究されている。HAp中に不純物イオンなどの欠陥を添加すると、物性が変化することが知られており、欠陥を制御することにより優れた生体材料の開発に繋がると期待できる。この様な制御を行うためには、HAp内に存在する欠陥の局所環境を理解する必要がある。本年度は昨年度に発見した、添加不純物イオンとCa^<2+>空孔、過剰H^+から構成される複合欠陥に関し、同様の固溶機構を持つイオン種の探索と、その形成メカニズムに関して、実験解析、理論解析を組み合わせて検討を行った。また、評価として熱的分解実験、溶解性試験、擬似体液浸漬実験を行った。合成実験におけるイオン種としてはMg^<2+>を採用した。Mg^<2+>の局所環境はX線吸収スペクトルを測定し、第一原理計算による理論計算スペクトルと照合することで解析を行った。その結果、昨年度に発見したZn^<2+>と同様の、Mg^<2+>とCa^<2+>空孔、過剰H^+から構成される複合欠陥を形成してHAp中に固溶していることが分かった。複合欠陥の形成メカニズムに関し、種々の二価陽イオンでHAp中のCa^<2+>を単純に置換したモデル、複合欠陥を形成したモデルを構築して検討した。両モデルを比較したところ、複合欠陥モデルに含まれるH_2O状の構造が大きく変位していることが分かった。複合欠陥の会合エネルギーを算出したところ、会合により安定化していることが明らかになり、複合欠陥形成の要因の一つだと分かった。不純物イオンを添加した試料に関する熱分解実験では通常のHApよりも熱分解温度が低く、溶解性試験においては溶解性の向上が確認された。これらのことには複合欠陥の形成が影響していると考えられる。擬似体液浸漬実験では、表面にアパタイト形成が確認され、生体活性が損なわれていないことが確認された。

The main components (HAp) of bone, the body and the nature of the body, and the substitute material of bone were studied in this paper. In HAp, it is necessary to add the material, the physical property, the chemical property, the material, the material and the material. It is necessary for the environment of the local government to understand the necessary information in the environment of the HAp. In the current year, we have seen the situation last year, added materials, such as CAC ^ & lt;2+> empty holes, overloaded H ^ + systems, and the same solution mechanism has been used in the research and development of the system. The decomposition, solubility and impregnation of body fluids are similar to those of body fluids. Synthesize mg ^ & lt;2+> compounds for use. Mg ^ & lt;2+> Bureau of the environment X-ray absorption temperature measurement, first-principle calculation, theoretical calculation, calculation, analysis, analysis and analysis. The result of the experiment, last year we saw the same result of Zn ^ & lt;2+>, mg ^ & lt;2+> Ca ^ & lt;2+> empty hole, and the problem that the solid solution temperature in HAp was not completely duplicated. It is necessary to copy the data to form a real-time message, a double-file HAp, and a copy of the lt;2+> file to create a copy of the data. In this paper, we compare the difference between the two parts of the system, and we need to know that there is an increase in the size of the system. In the absence of a rendezvous, it is necessary to calculate the number of problems, the stability of the system, the understanding of the situation, and the reason for the formation of the problem. In general, HAp temperature is low, solubility is up and down. I don't know how to make a copy of the problem. The body fluid immersion is similar to that of the body fluid, the surface of the body is formed, and the activity of the body is confirmed.