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月刊機能材料 2018年5月号

【特集】生体適合性高分子材料の開発

商品コード: M1805

  • 監修: 田中賢
  • 発行日: 5月5日
  • 価格(税込): 4,320 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 0286-4835

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著者一覧

田中賢  九州大学
大山智子  (国研)量子科学技術研究開発機構
酒井崇匡  東京大学
佐野将英  東京大学
興戸正純  名古屋大学
黒田健介  名古屋大学
吉川千晶  (国研)物質・材料研究機構
榊原圭太  京都大学
辻井敬亘  京都大学
沼田圭司  (国研)理化学研究所
野々山貴行  北海道大学
龔剣萍  北海道大学
安田和則  医療法人知仁会
宇佐美初彦  名城大学

目次

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【特集】生体適合性高分子材料の開発

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特集にあたって
Introduction

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量子ビームを駆使した生体適合性材料の微細加工と機能化
Micro/Nano-Processing and Functionalization of Biocompatible Polymers Using Quantum Beams

 先端医療・バイオデバイスの開発には,生体適合性高分子を安全かつ精密に加工する技術が不可欠である。本稿では量子ビーム(高精度に制御された各種放射線)が誘起する元素の添加・除去,分子鎖の切断・架橋といった諸反応を駆使し,生体適合性高分子の精密な微細加工と機能化の両立に成功した研究開発例を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 集束イオンビームダイレクトエッチングによる加工と改質
3. 量子ビームナノインプリントによる加工と改質
4. おわりに

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ハイドロゲルを用いた医療材料の開発
Development of Hydrogels for Biomedical Applications

 ハイドロゲルは医療分野への応用が期待されてきた材料であるが,同時に様々な課題を抱えており大規模な実用化に至るケースはほとんどみられなかった。しかし近年,これまでにはない特性をもつゲルが開発され,医療応用に手が届くところまできている。本稿では医療材料として有望なこれらのハイドロゲルについて紹介する。

【目次】
1. 医療材料としての需要の高まり
2. ハイドロゲルの性質
3. 足場材料としてのハイドロゲル
4. 組織代替材料としてのハイドロゲル
5. ドラッグデリバリーシステム(DDS)としてのハイドロゲル
6. 将来展望

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高い骨伝導性を示す材料表面の超親水化
Superhydrophilization for Material Surfaces with High Osteoconductivity

 インプラント表面において新生骨の早期成長を促すためには超親水化が有効である。超親水表面は,タンパク質の吸着を促し,細胞の接着と分化,硬組織生成能に多大なる効果を与える。本稿では,チタンをはじめとする金属・合金,さらに各種ポリマーを材料として取り上げ,水溶液を用いた親水化処理技術とその保持技術について詳細に示し,表面の親水性とタンパク質の吸着性さらに動物埋植試験との相関について紹介したい。

【目次】
1. 緒言
2. これまでの研究
3. 親水性制御法とタンパク質吸着性・骨伝導性の評価法
4. チタンの陽極酸化
5. 表面親水性制御
6. 表面粗度および高温酸化と陽極酸化の違い
7. 親水性の維持技術
8. タンパク質吸着
9. ポリマーなどへの応用
10. おわりに

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濃厚ブラシ系による生体適合性の付与
Biocompatible Concentrated Polymer Brushes

 筆者らのグループでは「濃厚ポリマーブラシ」の構造・物性における新規性に着目し,これを用いたバイオインターフェースの開発を進めている。本稿では濃厚ポリマーブラシのバイオイナート特性について解説するとともに,濃厚ポリマーブラシの特性を生かした機能性材料について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 濃厚ポリマーブラシの構造と濃厚ブラシ効果
3. CPBの生体適合性
 3.1 サイズ排除特性と吸着的相互作用
 3.2 タンパク非特異的吸着
 3.3 細胞接着
 3.4 血液適合性
4. CPBを用いた機能性材料
 4.1 構造制御ボトルブラシのハイドロゲルコーティング
 4.2 表面改質セルロースナノファイバーを用いた足場材料
5. さいごに

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シルクに基づいた高分子材料の開発
Silk-Based Biomaterials

 シルクタンパク質は,伝統的に手術の縫合糸に使われている経緯もあり,優れた生体適合性と,高い機械的物性を併せ持った類い稀な高分子材料であると認識されている。本稿では,筆者らの研究結果を中心に,シルクの生体適合性と,シルク素材を生体材料として用いる際の利点および問題点について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. シルクタンパク質の細胞毒性
3. シルクハイドロゲルの細胞毒性
4. シルクハイドロゲルを利用したデュアル薬物放出
5. ネットワーク構造と水和状態
6. シルクの化学合成―エンドトキシンフリーシルク―
7. おわりに

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高強度・高靭性ダブルネットワークゲルの開発とソフト人工軟骨への応用
Development & Biomedical Application of Robust/Tough Double Network Hydrogel

 これまでゲル材料の大きな課題であった乏しい力学的強度を克服し,生体組織に匹敵する高強度・高靭性を有するダブルネットワーク(DN)ゲルについて,その強靭化メカニズムを犠牲結合原理から紐解く。また,DN ゲルを用いた人工軟骨及びin vivo における軟骨組織再生の医療応用例を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. DNゲルの高強度・高靭性を説明する犠牲結合原理
 2.1 DNゲルの合成戦略
 2.2 DNゲルの構造と高強度・高靭性メカニズム
 2.3 配向したコラーゲン繊維を第一網目とするDNゲル
3. 高靭性DNゲルの医療応用展開
 3.1 人工軟骨
 3.2 硝子軟骨再生
 3.3 骨再生誘導によるin vivo高強度接着法の開発

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<連載>表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(5)

テクスチャリングによる自動車部品の性能向上
Performance Improvement of Automobile Components Using Surface Texturing

 自動車用内燃機関摺動面のテクスチャリングとして,微細断続切削による手法(タイリング)に焦点を当て紹介すると共に,切削加工条件の見直しによる受動的なテクスチャリング形成による摩擦特性改善の可能性および,タイリングと成膜の複合化による表面改質処理面の摩擦特性および自動車部品への適用可能性を展望する。

【目次】
1. はじめに
2. 微細断続切削加工によるテクスチャリング
 2.1 加工原理
 2.2 仕上加工条件の見直しによる摩擦特性改善
3. テクスチャ表面への自己潤滑性材料の複合化
4. まとめ

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[ 機能材料マーケットデータ ]

小型モバイル機器用リチウムイオン電池の市場動向 (1)
Market Trend of Lithium-Ion Rechargeable Batteries for Small Electronic Equipment (1)

 小型モバイル機器のほとんどにリチウムイオン電池が内蔵・装着されており,具体的には携帯電話(スマートフォン),タブレット端末,デジタルオーディオプレーヤー,デジタルカメラ,ビデオカメラ,ノートパソコン,携帯ゲーム機などが挙げられる。これらに利用されるリチウムイオン電池は電子機器類の生産や販売量に直結して数量が変動することから,リチウムイオン電池の市場動向を知る手掛かりとなる。そこで本号より2 回に分けて小型モバイル機器の市場動向を紹介する。

【目次】
1. スマートフォン・携帯電話
2. タブレット端末
3. ポータブルオーディオシステム
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