ナノポーラス複合セラミックフレームにおける空間電荷分極と骨伝導機能

纳米多孔复合陶瓷框架中的空间电荷极化和骨传导功能

• 批准号: 12F02377
• 负责人: 柿本 健一
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02377/
• 关键词: ハイドロキシアパタイト; スパークプラズマ焼結; 傾斜機能材料; 多孔質; 骨類似材料; 無鉛圧電セラミックス

本研究は、「鉛を含まない圧電セラミックス」の新しい応用分野として骨疾患の治癒に有効作用する骨補修剤等の医用材料分野を切り拓くことを目的とした。最終年度はこれまでに見出した優れた分極能をもつ複合材料担体における電気物性と生体親和性に関わる評価結果等をさらに発展させて考察を深めた。具体的には、熱刺激電流（TSC）測定し、開発材料の分極メカニズムには圧電性以外にもう一種類の空間電荷分極があることを見出した。すなわちハイドロキシアパタイト（HA）の電気伝導を支配するH+/OH-イオンの動きが明瞭化され、骨類似成分と圧電成分それぞれの特長を独立して引き継いだ複合材料担体（フレーム）の創出が成功したことを意味する。さらに、開発材料と細胞接着に関する評価を実施するために、ヒト骨芽細胞(SaOS-2)を使用し、10%ウシ胎児血清およびペニシリン等を加えた培地を用いた細胞培養試験を実施した。その結果、開発した複合材料において明瞭な細胞増殖の加速が認められ、ハイドロオキシアパタイトの優れた生体親和性を低下させることなく、圧電性を新たに具備した表面活性効果が細胞増殖に一層反映されることを明らかとした。総じて、骨類似成分のハイドロキシアパタイトと無鉛圧電体からなる様々な気孔率をもつ「ナノポーラス複合セラミック担体（フレーム）」の合成に成功し、研究目的を十分達成した。そこで、これらの成果を取りまとめて誌上および学会発表した。

This study aims to explore the application of lead in medical materials such as bone repair agents, which can cure bone diseases. Finally, the results of the evaluation of the electrical properties and biological affinity of the composite support were investigated. Specific measurements of thermal stimulation current (TSC), polarization of open materials, and space charge polarization of a variety of materials are presented. H+/OH-dominated electrical conductivity of HA is a key factor in the success of the research on HA composites. In addition, the development of cell culture was carried out by using 10% fetal serum and 10% bone bud cells. As a result, the development of the composite material shows that the cell proliferation is accelerated, and the surface activity of the composite material is improved. The synthesis of the composite carrier with high porosity and high conductivity of the bone-like components was successfully carried out, and the research objectives were fully achieved. The results of the study are as follows:

项目成果

無鉛圧電セラミックスの多機能性：電子部品から創エネルギーおよび医用材料

无铅压电陶瓷的多功能性：从电子元件到能源创造和医疗材料

• 发表时间: 2013
• 作者: K. Ohno;R. Kuwahara;S. Ono;Y. Noguchi;R. Sahara;H. Mizuseki;and Y. Kawazoe;柿本健一
• 通讯作者: 柿本健一

ニオブ系無鉛圧電体に関する研究

铌基无铅压电材料的研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 馬 剛;松谷一輝;松田あさみ;張嵐翠;加藤雅也;山脇和樹;八幡昌紀;柿本健一
• 通讯作者: 柿本健一

Nanomedicine (Woodhead Publishing Series in Biomaterials)

纳米医学（伍德海德生物材料出版系列）

• 发表时间: 2012
• 作者: A. Dubey;et al.
• 通讯作者: et al.

Electrical Properties of Calcium Titanate : Hydroxyapatite Composites

钛酸钙的电性能：羟基磷灰石复合材料

• DOI: 10.1002/9781118511350.ch19
• 发表时间: 2012
• 期刊: Ceramic Transactions
• 作者: M. Pal;et al.
• 通讯作者: et al.

Engineering of Lead-free Piezoelectrics in Alkali Niobate Ceramic System

碱铌酸盐陶瓷体系无铅压电工程

• 发表时间: 2013
• 作者: 土田貢平;柿本健一;鈴木健太郎，丹羽健，草場啓治，長谷川正，亀卦川卓美;仲間勇栄;Kaoru Ohno;K. Kakimoto
• 通讯作者: K. Kakimoto