高機能生体活性金属材料の探索

寻找高功能生物活性金属材料

• 批准号: 11J09477
• 负责人: 山口 誠二
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Chubu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09477/
• 关键词: Ti-Zr-Ta-Nb系合金; アパタイト形成能; 擬似体液; チタン酸カルシウム; 骨形成促進

Ti-Zr-Ta-Nb系合金は生体為害性を示さない元素からなり、比較的高い機械的強度及び低い弾性率を示すので整形外科や歯科のインプラント材料として有用である。これらに高い骨結合能と骨形成促進能を付与できれば、早期の骨結合により患者の社会復帰を早め、長期に亘り安定した治療効果を期待できる。骨結合能は擬似体液中でのアパタイト形成を調べることにより予測できる。申請者らは、昨年度までの研究により、Ti金属及びTi-15Zr-4Nb-4Ta合金をNaOH水溶液に浸漬し、次いでCaイオンとMgあるいはSr, Zn, Li, Gaの骨形成を促進するイオン(以下、骨形成イオン)を含む混合溶液に浸漬し、これを加熱処理し、続いて上記の骨形成イオンを含む水溶液に浸漬すると、処理後のTi金属及び合金の表面層に1.5～3.3原子%のCaイオンと共に0.4～1.7原子%の骨形成イオンが導入できることを明らかにした。処理後のTi金属及び合金はリン酸緩衝液中に7日間で0.03～0.9ppmの骨形成イオンを徐放し、擬似体液中で3日以内にアパタイトを形成することがわかった。本年度の研究では、上記の処理を施したTi-15Zr-4Nb-4Ta合金が骨形成イオンを溶出する速度及び濃度を定量的に調べた。その結果、Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金は表面層に残留した合金成分の影響によりTi金属に比べて低い濃度の骨形成イオンの溶出を示すが、Ti金属と同様に7日間にわたりこれらのイオンを徐放することがわかった。これらの金属及び合金は、体内で骨形成イオンを徐放して周囲の骨形成を促進し、アパタイトを形成して早期に骨と結合できると期待される。

Ti-Zr-Ta-Nb alloys are useful for plastic surgery and dentistry because of their high mechanical strength and low mechanical properties. These include high osteosynthesis and bone formation promotion, early osteosynthesis, early social recovery, and long-term stability. Osteosynthesis can be predicted by modulating the formation of osteoblasts in simulated body fluids. The applicant's research conducted last year showed that Ti metal and Ti-15Zr-4Nb-4Ta alloy were immersed in NaOH aqueous solution, and the second was Ca, Mg, Sr, Zn, Li, Ga.(hereinafter, bone forming agent) Immersion in mixed solution containing titanium, heat treatment, immersion in aqueous solution containing titanium, surface layer of Ti metal and alloy after treatment, 1.5 - 3.3 atom % of Ca, total 0.4 - 1.7 atom % of bone forming agent introduced. After treatment, Ti metal and Ti alloy can form bone within 0.03~0.9ppm in acid buffer solution for 7 days and in simulated body fluid for 3 days. This year's research was conducted to quantitatively adjust the rate and concentration of bone forming factors dissolved from Ti-15Zr-4Nb-4Ta alloy using the above-mentioned treatment. The results show that Ti-15Zr-4Nb-4Ta alloy has the effect of alloy composition on the surface layer residue, and the dissolution of Ti metal with lower concentration than that of Ti metal. These metals and alloys promote bone formation in the body and are expected to form bone in the early stages.

项目成果

Li ion release from bioactive calcium titanate formed on Ti metal

从钛金属上形成的生物活性钛酸钙释放锂离子

• 发表时间: 2013
• 作者: Nakata;H.;Miura;A.;Yoshie;M.;Kudo;K.;Seiji Yamaguchi
• 通讯作者: Seiji Yamaguchi

Formation of a bioactive calcium titanate layer on gum metal by chemical treatment

• DOI: 10.1007/s10856-012-4569-7
• 发表时间: 2012-02
• 期刊: Journal of Materials Science: Materials in Medicine
• 作者: S. Yamaguchi;T. Kizuki;H. Takadama;T. Matsushita;Takashi Nakamura;T. Kokubo

Novel bioactive Ti metal and its alloy enriched with calcium ions on their surfaces by simple chemical and heat treatments

通过简单的化学和热处理在表面富集钙离子的新型生物活性钛金属及其合金

• 发表时间: 2012
• 作者: Miura;A.;Kudo;K.;Nakazawa;K.;Seiji Yamaguchi
• 通讯作者: Seiji Yamaguchi

Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金のアパタイト形成能:化学処理液のpHによる変化

Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金的磷灰石形成能力：化学处理液pH值的变化

• 发表时间: 2011
• 作者: Miura;A.;Kudo;K.;Nakazawa;K.;Seiji Yamaguchi;山口誠二
• 通讯作者: 山口誠二

骨形成を促進する骨修復材料及びその製造方法

促进骨形成的骨修复材料及其制造方法

• 发表时间: 2012