HAp析出条件および界面接着状態を変化させたHAp/コラーゲン複合体の微小力学試験

摘要

現在，人工骨には，コバルトクロムやチタン合金など の金属やセラミックスが主として使用されている,し かし，天然の骨と比較するとこれらの人工骨は剛性が非 常に高いため，周囲の健全な骨への応力伝達を妨げる. また，生体内では金属が腐食するため，定期的な手術が 必要となる.そのため，生体吸収性に優れ骨と同等の力 学特性を持つ人工骨，または，骨そのものを設計する必 要がある.その中でも，骨の主成分であるコラーゲン線 維とアパタイト結晶(主にリン酸カルシウム)に着目し，コラーゲンとハイドロキシアパタイト（Hydroxyapatite ： HAp)を使用した人工骨の開発が進められている.HAp は，骨との親和性がきわめて優れたバイオマテリアルで ある.しかし，柔軟性を持つ天然の骨に対して弾性率が 高すぎる.そこで，骨の主成分であり生体吸収性に優れ 強度を担うコラーゲンとの複合化が必要となる.骨は， コラーゲン線維束の周囲にアパタイトナノ結晶が複合 化•階層化された微視構造を持つ.骨と同じ特性を持 たせるには，骨と同じ構造を持つHAp/コラーゲン人工 骨を設計する方法を確立する必要がある.よって，コラ ーゲン線維およびHApの力学特性を評価し，ボトムア ップ式に微視構造を構築していくことを目指す.筆者ら のグループは，Bio-inspired法を用いてコラーゲン線維を 作成し，架橋剤濃度がコラーゲン線維の引張強度に及ぼ す影響を微小力学試験により評価してきた.これを踏 まえ，架橋剤濃度最適値で作成した力学特性の高いコラ ーゲン線維に対し，擬似体液への交互浸漬（Biomimetic 析出法）によりコラーゲン線維表面にアパタイトを析出 させ，浸漬時間•回数により制御可能なアパタイト析出 量がHAp/コラーゲン複合体の引張強度に及ぼす影響を 微小力学試験により調べた.また，コラーゲン線維と結 合する能力を有している非コラーゲン性タンパク質(接 着タンパク）に着目した.接着タンパクをコーティングし たコラーゲン線維とHApを複合化することで，HAp/コ ラーゲン複合体を作成し，接着タンパクが引張強度に及 ぼす影響について，微小力学試験により調べた.