【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.10】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NM5118

利用課題名 / Title

金属材料の耐食被膜の開発に関する研究

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

廣本 祥子

所属名 / Affiliation

物質・材料研究機構

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

千葉 亜耶,嶋田 翔

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

服部晋也

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-011：フーリエ変換赤外分光光度計

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

生体内溶解性Mg合金は、生体埋入初期の急激な腐食の抑制および周囲骨との早期の接合が求められている。そこで、生体内で安定な水酸アパタイト（HAp）および骨吸収性を示す炭酸アパタイト（CAp）被膜の開発を行っている。本研究では、HAp／CAp被覆したMg合金製プレート＆スクリューの家兎大腿骨への埋入試験を行うにあたり、Mg合金表面に形成したCAp／HAp被膜中への炭酸基の取り込みの確認のため、FTIR測定を行った。また、CAp被膜の形成メカニズム検討やCAp被膜の耐損傷性検討のため、被覆条件が異なるCAp被膜を形成し、FTIR測定による炭酸基取り込みの確認を行っている。

実験 / Experimental

動物埋入試験の実験方法を述べる。Mg合金製プレート＆スクリューに、水溶液浸漬によりCApまたはHApを被覆した。FTIR装置に拡散反射ユニットを取り付け、拡散反射法により、プレート＆スクリュー表面のFTIR測定を行った。CApおよびHAp被膜形成を確認した後、家兎大腿骨への埋入試験を行い、2か月および6か月後に骨ごとデバイスを取り出し、固定・樹脂埋入後、デバイスの断面観察試料を作製し、SEM観察を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

FTIR測定より、Mg合金製プレート＆スクリュー表面のCAp被膜において、アパタイトのリン酸基を置換して炭酸基が取り込まれていることがわかった。動物埋入試験より、CAp被膜はHAp被膜と同等以上の腐食抑制効果を示した。HAp被膜では基材Mg合金が局部腐食を示したのに対しCAp被膜ではほぼ均一な腐食を示した。また、CAp被膜表面に新生骨の形成が起こると、埋入6カ月頃までにCAp被膜の溶解・吸収が始まることが明らかになった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 廣本（久保）祥子, 野添 悦郎, 花田 幸太郎, 吉村 卓也, 嶋 香織, 中村 典史. 炭酸／水酸アパタイト被覆Mg合金の家兎大腿骨中での腐食挙動, 第70回材料と環境討論会（姫路）, 2023年10月30日～11月1日.
2. 廣本（久保）祥子, 野添 悦郎, 花田 幸太郎, 吉村 卓也, 嶋 香織, 中村 典史. 炭酸／水酸アパタイト被覆によるマグネシウム合金製スクリュー・プレートの腐食溶解速度制御, 第38回日本整形外科学会基礎学術集会, 2023年10月19-20日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件