不均質系アパタイトの合成設計と生体材料への応用

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これまでの研究は、均質系の現象に主眼をおいていたが、自然界や生体内でのアパタイトの結晶成長を探求していくと、不均質な現象に気づくことが少なくない。我々は、このような不均質系(heterogeneous)アパタイト生成のメカニズムを物理化学的立場から探求しようと研究を進めて来た。前年度までの研究では、独自に考案した2ステップ方式による合成法を採用し、2層構造を有する2種類のフッ素化アパタイト(H-FAp,F-HAp)の生成を確認し、さらには結晶内に傾斜性を有するBoundary-1essフッ素化アパタイト(FGFAp)の合成手法を確立した。このFGFApの溶解度は、HApに比べて非常に抑制されており、う蝕予防(溶解抑制)の観点からすると非常に好都合である結果を得た。今年度は最終年度でもあり、このシステムをさらに発展させることにより内部は安定な、外部は骨とよく馴染む代謝性を有する傾斜機能性炭酸アパタイトの合成を試みた。ESCAによる表層分析では、各結晶の平均化したデータとは言え、結晶表面から内層に向かって負の炭酸濃度の勾配が観察され、結晶内の傾斜性が示唆された。この粉末試料とアテロコラーゲンとを混合することにより複合体を作成し、ラット頭蓋骨骨膜下に埋入したところ、生体親和性は良好で骨との接合も良好であった。以上この研究を通じ、ハイブリッド型生体材料の合成設計を構築することができた。