BioHEAとレーザー金属AMを組み合わせて、生体骨のような新材料を開発:医療機器ニュース
大阪大学は、バイオハイエントロピー合金とレーザー金属3Dプリンティングを組み合わせることで、強度と加工性に優れ、低弾性、生体親和性を兼ね備えた、生体骨のような新材料を開発した。人工関節や骨固定デバイスなどに適用できる。
大阪大学は2022年11月29日、BioHEA(バイオハイエントロピー合金)とレーザー金属3Dプリンティング(AM:アディティブマニュファクチャリング)を組み合わせることで、強度と加工性(延性)に優れ、低弾性、生体親和性を兼ね備えた、骨代替可能な新材料を開発したと発表した。大阪大学大学院工学研究科 教授の中野貴由氏らによる研究成果だ。
開発した新材料は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデンの6元素から成る6元系BioHEAだ。これまでに開発されていた5元系BioHEAに、毒性の低いハフニウムを加えて混合エントロピーを増やした。これにより、マクロな相分離傾向が抑制される。
また、レーザー金属3Dプリンティングの超急冷現象により、本来は相分離傾向を示す合金が強制固溶(各成分が均一に固溶された状態)して単相化する。その結果、金属の格子にひずみが生じ、強度が大幅に上昇する。
強制固溶体化は、析出物のようなマクロレベルでの障害物が存在しないため、高い加工性も示す。レーザー金属AMプロセスの超急冷と固液界面での急峻な温度勾配が結晶方位の制御を可能にし、弾性率を低く抑える。
ビーム条件によって、単結晶だけでなく多結晶での結晶方位や組織の制御が可能で、力学特性をカスタムで制御できる。同大学によると、BioHEAにおいて多結晶から単結晶様組織までの結晶配向制御(組織制御)に成功したのは世界で初めてだ。
さらに、マクロ相分離(偏析)が強制固溶体化により抑制されることで、細胞の接着班が均一に存在し、生体親和性が向上した。既存の生体用合金SUS316L(ステンレス鋼)よりも高く、インプラントに用いられる純チタンに匹敵する生体親和性を示した。
開発した6元系BioHEAは、加工性を持ちつつ、同組成の鋳造HEAの約1.4倍となる1300MPa以上の強度を備えるため、人工関節や脊椎スペーサー、骨固定デバイスなどに適用できる。
骨代替バイオマテリアルに必要な高強度と低弾性、高強度と高加工性はトレードオフの関係にあり、両方を兼ね備える材料の開発は難しい。研究グループはこれまでに、ある程度の強度と生体親和性を示すBioHEAを開発し、レーザー金属AM法の急峻な温度勾配による超急冷凝固が素材開発に有効であることを発見していた。
*** 一部省略されたコンテンツがあります。PC版でご覧ください。 ***
関連記事
- 難治性前立腺がんのアルファ線治療に使用する放射性リガンドを開発
大阪大学は、前立腺がんのアルファ線治療を目的とした放射性リガンドを開発し、マウスを用いた実験で腫瘍の縮小効果が長期間持続することを確認した。難治性前立腺がんに対する医師主導治験の開始を準備している。 - メディカル事業の強化を目指し、米国に新会社を設立
キヤノンは、米国に新会社「Canon Healthcare USA, INC.」を設立する。メディカル事業の成長を加速するため、メディカル市場において影響力が強い米国での事業強化を図る。 - 進化の過程の解明へ、鳥の羽ばたき推進力の新たな指標を確立
名古屋大学は、烏口骨の強度が、鳥類の羽ばたき方の違いを反映していることを発見した。羽ばたき能力の新たな指標となり、恐竜から鳥類への進化の過程で羽ばたき飛翔の始まった時期を解明できる可能性を持つ。 - 3Dプリンタで成形可能な血液適合性エラストマーを開発
名古屋大学は、血液適合性ポリマーであるPMEAにシリカゲル微粒子を高濃度で導入することで、柔らかいが切れにくいPMEA-シリカ複合エラストマーを作製した。人工臓器や人工血管などへの応用が期待される。 - 富士フイルムが米国に培地の生産拠点新設、約260億円を投資し2025年に稼働予定
富士フイルムは、子会社のFUJIFILM Irvine Scientificに約260億円を投資し、米国のノースカロライナ州に培地の生産拠点を新設する。同拠点を含む世界5拠点のグローバル生産体制により、バイオ医薬品の研究開発や製造を支援する。 - ネズミも音楽のビートに合わせて体を動かすことを発見
東京大学は、人間がビートを取りやすい120〜140BPMの音楽で、ラットも体を動かすことを発見した。また、原曲のテンポに対して、ラットの脳活動もビート同期することが分かった。
関連リンク
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.