ソフセラはハイドロキシアパタイトナノ粒子を用いて医療分野・工業分野・化粧品分野における様々な研究・開発をおこなっています。

株式会社ソフセラ技術情報複合化技術(ソフトナノセラミック・プロセッシング)

複合化技術(ダイレクト・ナノセラミック・プロセッシング)

当社では、より強固な骨との結合を形成可能な技術として、チタン合金表面へのSHApの直接複合化技術を新たに開発いたしました。歯科用インプラント、人工関節等への応用開発を進めております。

SHApの熱処理による直接複合化

純チタン薄板とSHApの複合化例

酸化したチタン表面に直接SHAp複合化する技術を開発することで、SHApとチタンとを強固に結合することを可能としました。骨とのより強固な結合が必要とされる、歯科用インプラント、人工関節等への応用が考えられます。

クラフト重合、カップリング反応、共有結合による安定な結合

複合化技術(ソフトナノセラミック・プロセッシング)

当社では、様々な材料表面への複合化技術を総称して、
「ソフトナノセラミック・プロセッシング」と呼んでおります。

SHApのグラフト重合による複合化

白金合金とSHApの複合化例

白金は安定な貴金属として知られており、従来の技術では、白金表面へのグラフト重合は困難でした。当社では、新たなグラフト重合技術を開発することで、白金表面へのグラフト重合によるSHApの複合化を可能としています。

クラフト重合、カップリング反応、共有結合による安定な結合

シルクとSHApの複合化例

シルクは高い機械的強度と柔軟性、優れた加工性や縫合糸としての臨床実績、表面に水酸基、カルボキシル基、アミノ基など多くの官能基を有するため表面修飾がしやすいなどの特徴を持っています。またHApに存在する水酸基と共有結合する反応基としてアルコキシシリル基が知られています。そこでアルコシシリル基を有するモノマーをシルク表面の官能基とラジカル反応によりグラフト重合し、次に、HApの水酸基とアルコシシリル基とのカップリング反応によりシルクとHApを複合化させました。このシルクとHApの複合化は共有結合でなされているため、非常に安定で、様々な環境でHApとシルクの複合化物を応用することが出来ると考えられます。

クラフト重合、カップリング反応、共有結合による安定な結合

また、この複合化の技術はシルクだけでなく、界面に水酸基等を有する材料に有効な技術であり、様々な応用が期待できます。

オゾン水を用いた金属表面に対する複合化技術

国立循環器病センターとの共同研究を通し、岩谷産業株式会社と技術を確立致しました。

技術の特徴

HApは無機物のセラミックであり、高分子基剤に比べ、ステンレスなどの金属表面に化学結合させるのは極めて難しいとされてきました。
ステンレス表面に高濃度オゾン水を作用させることにより、HApを結合させるのに有効な官能基(水酸基)を効率よく形成することができます。(詳細なプロセスは下記をご参照ください) オゾンを使用しない方法として、硝酸のような強酸やチオールのような極めて臭気の強い薬液を使う方法が提案されておりますが、均一かつ効率的に結合できない、危険な薬品を使用するという点に大きなデメリットがありました。

ステンレス表面へのアパタイト粒子の被覆プロセス

複合化プロセス

ステンレスなどの金属表面は通常自然酸化膜に覆われています (被覆プロセス図2) 。この自然酸化膜は、非常に安定で、このままではハイドロキシアパタイトのナノ粒子を被覆することはできません。そこでまず、精密洗浄を行った後、強い酸化力を有する高濃度オゾン水を用い、金属表面に反応活性を有する水酸基(-OH基)を導入します(被覆プロセス図3) この水酸基が最終的にハイドロキシアパタイトを複合化させる基点となります。

続いて、無機材料と有機材料を結合させるための仲介役となる化合物(シランカップリング剤)を反応させます(被覆プロセス図4)。そして、反応性モノマーをシランカップリング剤にグラフト重合することによってグラフトポリマーを形成させます(被覆プロセス図5)。このグラフトポリマーは、ハイドロキシアパタイト粒子と結合する手の数を増やすとともに、結合を強固にするバインダーの役割を果たします。

このようにグラフトポリマーを形成させた表面をハイドロキシアパタイト粒子分散溶液で処理し、最終的にグラフトポリマーの側鎖官能基であるアルコキシシリル基(-Si(OR)3基)と、ハイドロキシアパタイト(水酸化リン酸カルシウム:Ca10(PO4)6(OH)2)の水酸基(-OH基)を化学反応(縮合反応)させることでハイドロキシアパタイトと基材が化学結合によって繋がり、複合化プロセスが完結されます(被覆プロセス図6)。

化学的に結合させたアパタイトは極めて強固に被覆されており、簡単には脱落しません。アパタイトを結合させたステンレス表面の写真を下図に示します。極めて均一に被覆されているのがわかります。

アパタイト被覆前のSUS表面とアパタイト被覆後のSUS表面

期待される応用分野

  1. 体内留置等の医療用デバイス
  2. 人工関節などの整形外科分野、インプラント治療を行う歯科医療分野
  3. 金属アレルギーの方への反応防止(ピアス、ネックレス、時計など)
複合化実績のある材料 シルク、PET、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル、
ポリ乳酸、ステンレス、チタンetc...
  • 電子顕微鏡映像撮影受託
  • よくあるご質問はこちらからSHApについて

ご要望に応じてSHApの応用法、複合体応用法などをご提案いたします。ご注文、ご相談がございましたらお気軽にお問い合わせください。

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MD 638636/ISO13485

株式会社ソフセラは、
ISO13485認証取得企業です(彩都工場)