光造形法を用いたバイオセラミックス製人工骨の作製とスキヤフオード構造の最適化

摘要

β型リン酸三カルシウム（β-TCP:β-Tricalcium Phosphate）を用いてセラミックスインプラントを作製し生体内に埋入すると、長期間にわたる使用においてイオン交換過程により代謝され、やがては人体骨との交換が達成される。このような代謝促進のためには、構造体は内部で生体液が滞りなく流動することが必要であるが、従来型の人工骨では、ランダムな気孔構造に起因する偏った体液循環や、局所への応力集中による骨形成効率や機械的強度の低下が危惧されていた。我々の研究グループでは、周期的に連通孔が配列するデンドライト状構造を形成し、内部に流体が侵入した際に、均一な流体透過と応力負荷の分散を期待した。本研究では、β－TCP微粒子を分散したアクリル系光硬化性樹脂を用いて、幾何学的に制御された多孔構造を有する、人工骨スキヤフオールドを光造形法により精密成型した。得られた前駆体に熱処理を施しフルセラミックス化させることにも成功した。より高い機械的強度や生体親和性の向上を目指し、昇温速度や焼結温度などの熱処理条件が、焼成体の微細組織や結晶構造に与える影響を調査した。