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恥転 ボL

1群灘難

繍 繰 蒙1翫

第2‑30図SBFに よ る 耐 生 体 環 境 試 験 。(a)浸 漬 前(b)5日 間 浸 漬 後 の 試 料 表 面 のSEM写 真 。(c)は,Ca2+,PO43'イ オ ン が リ ッ チ 状 態 のSBF中 に1週 間 浸 漬 後 の 表 面 写 真 。

無 く,安 定 に 存 在 して い る 事 が 判 る 。 プ ラ ズ マ ス プ レー に よ りTi基 板 にHApを コー テ ィ ン グ し た 試 料 に お い て,生 体 へ の 長 期 イ ン プ ラ ン トを 行 っ た 場 合,そ のHApの 結 晶 性 お よ び 基 板 との 密 着 性 が 劣 る た め,Tiそ の ま ま の 状 態 で 埋 入 した 結 果 と差 異 が 無

く,コ ー テ ィ ン グ の メ リ ッ トが 皆 無 で あ る と 云 う報 告 が あ る[52]。 これ に 対 し て,本 手 法 に よ り作 製 したHAp層 はSBF中 で 溶 解 せ ず,安 定 で あ っ た 。 これ は,レ ー ザ ー 照 射 に よ るHApの 結 晶 性 向 上 お よび 混 合 層 に よ る密 着 性 向 上 の 結 果 に 他 な ら な い 。以 上 の 事 か ら,本 手 法 で 作 製 したHAp層 は,耐 生 体 環 境 性 に優 れ て い る事 が確 認 で き た 。

2.3.3生 体 親 和 性 評 価

HApは 骨 の 無 機 成 分 で 構 成 され,そ の 特 徴 は,骨 と化 学 的 に 結 合 す る 生 体 親 和 性 の 高 い セ ラ ミ ッ ク ス 材 料 で あ る 。作 製 し た試 料 の 生 体 親 和 性 を 評 価 す る た め にA‑Wglass

と共 にSBF中 に 浸 漬 し た 。 石 灰 化 の 促 進 の た め,SBFは 第2‑10表 に示 し た 値 の2倍 の イ オ ン濃 度 に 設 定 し た も の を 用 い た 。

第2‑31図(a),(b)は そ れ ぞ れ2日 間 浸 漬 後 のA1203基 板 の 表 面,レ ー ザ ー 照 射 に よ っ てA1203基 板 上 に 形 成 したHAp層 の 表 面 写 真 で あ る 。Al203表 面 は 非 常 に フ ラ ッ ト な 面 で あ る の に 対 し,HAp表 面 に は 凹 凸 が 見 られ,若 干 の 繊 維 状 の 物 質 が 形 成 して い

る。 さ ら に 第2‑31図(d)2週 間 浸 漬 後 のHAp層 表 面 で は,そ の 物 質 が 成 長 して い る 事 が 判 る 。 こ れ はK.Kurashinaら の 報 告 した,SBFを 用 い たinvitroに よ っ て リ ン酸 カ ル シ ウ ム セ メ ン ト(calciumphosphatecement)上 に 成 長 したHApの 形 状 に よ く類 似 して い る[53]。 一 方,第2‑31図(c)に 見 られ る様 にA1203表 面 表 面 に は2週 間 浸 漬 後 で も全 く変 化 が 無 い 。 これ は,Al203が 生 体 に 対 して 不 活 性 な材 料 で あ る事 を 示 唆 して い る 。 SBF中 に 浸 漬 す る 事 に よ っ て 成 長 した 繊 維 状 の 物 質 を調 べ る た めXRDを 用 い た 。 第2‑32図 は,上 段 にSBF浸 漬 後2週 間 の 試 料,中 段 及 び 下 般 は 比 較 の た め牛 大 腿 部 の 皮 質 骨,HAp標 準 試 料 のXRDス ペ ク トル を 示 して あ る 。SBF浸 漬 後 の 試 料 か ら25°

32°及 び52° 付 近 に ピ ー ク を 示 した 。25°及 び52° の ピ ー ク は そ れ ぞ れAl203の(Ol2),及 び(024)面 か らの 回 折 線 で あ る 。32°付 近 の ピー ク は,右 肩 に テ ー ル を 引 い て お り,そ の 強 度 比 か ら比 較 す る とHApの(211),(112),及 び(300)面 に 対 応 して い る。 皮 質 骨

と類 似 したXRDス ペ ク トル を 示 して い る事 か ら,繊 維 状 の 物 質 は 新 生 骨 を示 唆 す る 骨 様 ア パ タ イ トで あ る と判 断 で き る 。 以 上 の 結 果 か ら,レ ー ザ ー 光 照 射 に よ っ て 作 製

したHAp1Al203複 合 材 料 は,生 体 親 和 性 に優 れ て い る 事 が 判 っ た 。

第2‑31図SBFお よ びA‑Wglassを 用 い たinv'troに よ る 生 体 親 和 性 評 価 。(a)2 日 間 浸 漬 後 のAI203基 板 お よ び(b)作 製 し たHAp層 表 面 のSEM写 真 。(c), (d)は そ れ ぞ れ14日 間 浸 漬 後 の 試 料 表 面 。

2.4実 用 化 に 向 け た 試 料 作 製 法 と 骨 様 ア パ タ イ ト形 成 メ カ ニ ズ ム[54】

前 節 の 手 法 そ の ま ま で は,HAp層 を 基 板 周 囲 全 体 に 形 成 させ よ うと した 場 合,先 に 形 成 したHApに レー ザ ー 光 が 吸 収 され る た め,そ の 裏 面 に はHAp層 を形 成 す る 事 が で き な い 。従 っ て,第2‑33図 の よ うに ス リ ッ トを 介 して レー ザ ー を 照 射 し,ス トラ イ プ状 にHAp層 を形 成 した 後,裏 面 に 対 して はHAp層 の 間 か ら再 び レー ザ ー 光 を 照 射 す る事 に よ っ て,同 様 なHAp層 の 形 成 を試 み た 。形 成 後 のSEM写 真 を 第2‑34図 に示

乙asef亙'9配

一 ㌧ 景 ≡irradb

一 豊 響

第2‑33図 レー ザ ー 照 射 に よ りAl203基 板 両 側 にHAp層 を 形 成 す る た め の 一 方 法

灘 義灘灘

鎧喩 認 潔 ゜m」/cm2・pulse,2

がHAp層 の 堆 積 して い る 部 分 を 表 し て い る。 こ の 作 製 した 試 料 の 生 体 親 和 性 の 評 価 を2.3.1で 示 し た 方 法 でSBF に21日 間 浸 漬 した 試 料 のSEM像 を 第 2‑35図(b)に 示 す 。 写 真 下 部 に は 同位

A1203HAp/AIZO3

腰 鷲藤

難 編 蕪

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a500tim

第2‑34図 レー ザ ー 照 射 に よ りAl203基 板 表 面 にHAp層 を ス トラ イ プ上 に 形 成 した 試 料 のSEM写 真

置 に 対 応 し たCa‑Kα(上 線)お よ びP‑Kα(下 線)のX線 ラ イ ン プ ロ フ ァ イ ル を 示 す 。 比 較 の た め,SBF浸 漬 前 の 試 料 を 第2‑35図(a)に 示 し て あ る 。(a)で は,未 照 射 部 にCa お よ びPが 存 在 し な い 事 が 確 認 で き る 。 こ れ に 対 し,(b)SBF浸 漬21日 間 後 で は,未 照 射 部 のAl203上 に,Ca,Pが 存 在 し て い る 。 特 に,境 界 近 傍 に な る に 連 れ て,多 く 分 布 し て い る 。 通 常Al203は 生 体 不 活 性 で あ る 事 か ら,形 成 さ せ たHAp層 か ら 未 照 射 部 のAl203表 面 上 へ,骨 様 ア パ タ イ ト が 成 長 し て い る も の と 考 え ら れ る 。

(b)

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HAp/AI203 Al203

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HAp/A1203HAp/AI203 Al203 HAp/AI203

第2‑35図 ス トラ イ プ 上 に 形 成 した 試 料 をSBF中 に 浸 漬 した 時 のSEM像 とX線 ラ イ ン プ ロ フ ァ イ ル 。(a)浸 潰 前(b)浸 漬 後21日 目。

SBF浸 漬 時 に レー ザ ー 照 射 部 と未 照 射 部 の 境 界 近 傍 で 骨 様 ア パ タ イ トが 形 成 し て い く様 子 を,EPMAに よ る 表 面 分 析 か ら,Ca/P比 よ り評 価 した 。 そ の 結 果 を 第2‑36 図 に 示 す 。 図 中 上 部 よ りSBF浸 漬 前,浸 漬3,9,21日 間 後 の 境 界 近 傍 の 試 料 表 面SEM 像 で あ る。 図 中 の 曲線 は,SEM像 に 対 す る 各 々 のCa/P曲 線 を 示 す 。 た だ し,横 軸 は,

レー ザ ー 照 射 部 と 未 照 射 部 の 境 界 の 位 置 を0と し て い る 。SBF浸 漬3日 間 後 で は,境 界 近 傍 にCa/Pの ピー ク を 示 した 。 そ の ピー ク位 置 は,浸 漬 期 間 を増 す に つ れ,レ ー ザ ー 未 照 射 部 側 ヘ シ フ ト して い る。 ま た,そ の シ フ トに 伴 い,レ ー ザ ー 照 射 部 のHAp の 化 学 量 論 的 に 近 いCa/Pの 部 分 も,レ ー ザ ー 未 照 射 部 側 へ 成 長 して い る 。従 っ て,レ

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