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バイオセラミックス研究室では,生体の骨が形成されるバイオミネラリゼーションプロセスに学び,セラミックスと有機物及び生体細胞との融合化をはかる手法を確立し,生体組織と機械的特性が調和し,かつ新生骨の誘導に優れた人工骨,バイオリアクター,医療用フィルター等の材料開発の役割を担っています.
最近の成果
細胞との融合化に有効な立体構造を有する水酸アパタイトの多孔体(50mmの細孔径,気孔率70%)の作製が可能になりました.また,大量生産を可能にしたBMP-1は天然型と同様に骨形成を促進することが明らかとなりました.
微生物による廃水処理と,排水を原料とした微生物の代謝によるバイオポリマーの生産に有効な微生物混合培養系と,廃セラミックスを用いた脱リン,脱窒に有効な担体の開発ならびに効率的高速浄化システムの構築を行い,高度水処理と副産物の効率的活用による水環境修復システムの確立を目指しています.
最近の成果
有用資源としての生分解プラスチックの有用微生物による生産方法として,SCM振とう培養装置を用いることにより,生分解プラスチックを生産する脱窒菌を高濃度に培養することが可能となりました.
高度に構造が制御されたセラミックス材料を得ることを目的として,生物における無機結晶の成長過程を模倣した無機材料合成プロセスの開発を目指しています.
最近の成果
アルコール等の有機物共存下での水熱合成法により,得られる水酸アパタイト(HAp)はa面の発達した板状結晶になり易いことを世界で初めて明らかにしました.HApのa面,c面に対する生体高分子の吸着特性を利用する,混合生体高分子の分離精製用吸着剤としての応用が期待されています.
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セラミックス基礎部構造セラミックス研究室のページをご覧下さい.
生体活性セラミックスとチタン合金との接合強度の飛躍的な向上をはかり,生体親和性と靭性の両方の優れた特徴を有する生体硬組織代替材料の実現を目指すため,チタン合金の超塑性を利用して,水酸アパタイト等の生体活性セラミックスの粒子をチタン合金表面に構造・配列・組成等を高度に制御して注入・形成する無機系融合材料作製手法の確立を目指しています.更に当該融合材料の生体骨との積極的な融和を図るため,セラミック微粒子の構造・組成制御手法,生体高分子による表面修飾手法及び,生体硬組織代替機器の開発に必要な諸技術の確立を目指しています.
最近の成果
チタン合金の超塑性を利用して生体活性セラミック微粒子をその表面注入することが可能な微粒子注入装置を試作しました.これを用いて水酸アパタイト微粒子(約30mm)を超塑性チタン合金(Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo)の表面に埋入することを試み,750℃,8.5MPa以上の応力を加えると,10分以内にほぼ完全に埋入できることを明らかにしました.本方法の確立により,高強度と生体親和性の両方の特性を有する材料の創製が可能となり,半永久的に使用可能な人工股関節や人工歯根等の開発に大きく貢献するものと期待されます.
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生体骨と類似の組織形成技術の確立のため,骨形成場を模倣した環境下で生分解性高分子(キチン,キトサン等)基質骨格への無機結晶(リン酸カルシウムなど)析出の制御を行い,生体骨類似の複合体の調製を検討しています.更に,生体骨の持つ高度の生理機能を組み込むため,組み替え技術により生産した造骨細胞の活性化因子等を調製した複合体に修飾するための化学的手法を開発しています.
最近の成果
キチン繊維表面をリン酸エステル化し,それを水酸化カルシウム溶液に浸漬して表面改質した試料を1.5倍の擬似生体液に1日〜17日間漬けることにより,キチン繊維表面上にアパタイト結晶を形成させることが可能になりました.
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