窒化チタン被覆チタンの部分酸化による骨伝導性の 向上

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository

窒化チタン被覆チタンの部分酸化による骨伝導性の 向上

史, 興嶺

http://hdl.handle.net/2324/1398333

出版情報：Kyushu University, 2013, 博士（学術）, 課程博士 バージョン：

権利関係：Public access to the fulltext file is restricted for unavoidable reason (3)

論 文 題 目

Titanium Imolant for Imoroved Osteoconductivitv 

（窒 化チタン被覆チタンの部 分酸 化に よる 骨伝 導性 の向 上）

氏 名 史 輿 嶺

論 文 内 容 の 要

日⑥乙

チタン（

） 歯科インプラントは、歯の機能を回復するための一般的な治療法となっている 。 し かしながら、インプラント周辺への歯垢の蓄積は、インプラン ト 周囲炎および組織破壊は大きな 問題であり、この点では

歯科インプラントは天然歯よりも劣っている。良好な状態でインプラ ン ト を維持するには、 プ ラー ク除去を日常的に実行する必要 がある。しかしながら、

製のイン プラント表面は比較的柔らかいため、ブラッシングなどの洗浄中に傷が生じることが問題であっ た。 これらの傷は、インプラントの表面粗さを増大さ せ、さらには早期のプラーク形成の原因と なる。

この問題を解決するために、

製インプラントの表面硬度を向上さ せ る必要がある 。窒化チタ ン（T

） は

と比較して非常に高硬度な金属である。 したがって、

コーティングできれば、

製インプラントの表面硬度の劇的な増大が期待される 。 しかしな がら、

の欠点は

ことである 。これは、

表面には酸化層 が形成されているのに対して、

表面では このような酸化層が極めて微量であるためである。

したがって、

表面に酸化層を形成させることができれば、

コーティング

の骨伝導性の 飛躍的な向 上が期待される 。本研究では、

表面を

コーティング後、

表面を酸化する方 法を検討した。 また、 この酸化処理の際、硬度が減少 し ない条件を探索 した。

本研究では、まず

コーティングを行い、

コーティング

を調 製した。その後、

の部分酸化のために、熱水処理及びオゾン（

） 処理の有用性を検討 し た（図

。 部分 酸化 した

コーティング

の硬度などの物理化学特性を評価 し た 。 さらにラット骨髄 細胞を 用いて、

コーティング

上での細胞応答を検討した。具体的 には、

ーテ イング

ーゼ （

） 活性、骨様結節形成能 を評 価 した。

Ti

のピッカース硬さは

であったのに対し、ガス窒化法により 作製された

ィ ング

のピッカ ース硬さは

であり、表面硬度の劇的 な向上が認められた。

TiN

コーティング

の部分酸化は、熱水処理および

処理により行った。 X 線光電子分光法（

S )

測定の結果より、

℃以上の熱水処理で

） 。 同様に、

処理により、

の最外層が酸化 されていることを確認した（図

） 。 また、熱水処理および

処理後、劇的に濡れ性が増大した。しか し ながら、

℃以上の温水で処理したサンプルはビッカ ース硬さの低下および表面形態の変化が認められたため、

℃を熱水処理の最適温度とした。一 方 、

処理はビッカース硬さお よび表面形態を維持していた。

熱水処理文はオゾン処理した

コーティング

へのラット骨髄由来細胞の初期付着、増殖、

ALP

活性および骨様結節形成を調査した。コントロールとして

コーティング

を用いた。酸 化処理した

コーティング

は

コーティング

と比較して、細胞接着数、増殖活性、ラ ット骨髄由来細胞からの

産生量、そして

の石灰化量（骨様結節形成）が高かった（図

） 。 既報を参考にすると、この結果は表面酸化処理による

コーティング

の親水性向上によるも

のであると考えられる

最後に、熱水処理およびオゾン処理は、

コーティング

イ ンプラントの表面硬度 ・ 形態を 維持したまま骨伝導性を向上できる方法であると結論づけられる 。

。

Ti02  XPS Ti2p peaks 

TiNcoa(ing  Pure Ti  Step 1 TiN c。^ating

Improve surface hardness  ω a

o 〜 と

一 的 戸 ﹄

ωH

1 ^Imp~ ^悶

^＇

^＂

^{＂ ；}

^＂

^制

448  452  456  460  468  464 

472 

Binding energy I e V  

図

コーティング

の温水処理

） およびオゾン処理（

） の

測定の結果

図

コ ーティング

の作製方法

03‑TiN  。

H W司TIN TiN 

14 days 

21 days  否＝ 1.6

0 、

−a. 

さ

ε 

0 § 0.8 

;:;. 

き

ro  0.. 

̲J 

~ 0.0 

図

種 々の

上で培養されたラット 骨髄由来細胞の骨様結節形成能 の比較

21  14 

Culture time I day  7 

図

種々の

上で培養されたラット

骨髄由来細胞の

活性の経時変化

： 未 処 理 の

コ ー テ ィ ン グ

： 温水処理

コーティング

：オゾン処理

コーティング

。