【研究】東北大の超高純度鉄、生体になじむ性質を確認 医療用に期待 [しじみ★]
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東北大学が開発した超高純度のさびない鉄が生体によくなじみ、インプラント（人工歯根）や血管を補強するステント（網状チューブ）などの医用材料として有望であることが実験で分かった、と同大などの研究グループが発表した。実用化すれば、周囲の細胞との接着性の低さや毒性など、従来の金属などが抱える課題を克服できそうだという。
研究グループは同大大学院生命科学研究科の東谷（ひがしたに）篤志教授と同大金属材料研究所の安彦（あびこ）兼次元客員教授らで構成。安彦元客員教授が開発した純度99.9996%の超高純度鉄「アビコアイアン」の表面にコーティングなどの処理をしないまま、マウスなど哺乳類由来の細胞を置き、変化を調べた。
その結果、細胞は鉄によく接着し順調に増殖。一方、比較のために使った合金ではほとんど増殖しなかった。骨などの元になる間葉系幹細胞や筋肉の元になる筋芽細胞の分化もできた。東谷教授は「間葉系幹細胞の分化は、培養実験で一般的に用いるプラスチック製のシャーレより好成績だった。他も、シャーレと同等の結果となった」と述べている。遺伝子発現の解析でも、毒性や重金属ストレス応答などの問題はみられなかった。
https://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/200525_img1_w400.jpg
生体に用いる医用材料としてこれまで、チタン合金、コバルトとモリブデンの合金などの金属やセラミックスが用いられてきた。東谷教授によると従来の金属は加工しやすく強度がある半面、毒性や金属アレルギー、周辺の細胞や組織とのなじみにくさなどの負の面がある。セラミックスは生体になじみやすいが柔軟性がなく、加工できる形状にも制約がある。こうした課題に対応するため、さまざまな材料で表面加工などの工夫が続いてきたという。
今回の実験により、アビコアイアンが表面処理をしなくても生体になじみ、安全性が高いことが判明した。インプラント、ステント、骨を固定するプレートやボルトなど、医用材料としての用途が見込めることが分かった。
アビコアイアンは市販の高純度鉄に比べ不純物が100分の1。さびないほか、塩酸に浸けてもほとんど溶けない、加工しやすく割れにくいなどの特徴がある。2011年にはドイツの「国際標準物質データベース」に登録されるなど世界的に認知されている。優れた品質の半面、1キロあたり100万米ドル程度とされるコストが大きな課題となり、実用化に至っていない。
https://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/200525_img2_w280.jpg
東谷教授は「原子炉や航空機ではなく医用材料ならば、使うのはごく少量で現実的な費用になるだろう。まず医療分野で普及してコストダウンが進むと、多彩な用途に拡大するのでは」と期待する。
この成果は医用材料学の国際専門誌「ジャーナル・オブ・ザ・メカニカル・ビヘービアー・オブ・バイオメディカル・マテリアルズ」の電子版に3月27日に公開され、同大が5月13日に発表した。
https://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2020/05/20200525_01.html 加工できる形状にも制約がある
あるとは思えんのやけど・・・・どうやろ？ ＞「ジャーナル・オブ・ザ・メカニカル・ビヘービアー・オブ・バイオメディカル・マテリアルズ」
えらくニッチな雑誌やな。どうせマイナー。 >>1
>> ビヘービアー
こういうのさ、英語でいいじゃん
義務教育で英語やるんだから読めないバカ、辞書で引けないバカなんかいないだろう？ ぼっどー えーおー
ぼっどー えーおー
ぼっどおえおえお
ぼっどおえおえお >>1
俺も東北大学で金属材料や化学を勉強したかった… >>1
マジか！
私がバイオニックジェミーになるチャンスか！ 99.9999％なら「シックスナイン」って言えるのに。
その方が認知度が高いと・・・。 MRI出来ないのが欠点だけど
超高価なら用途は医療用か軍事用ぐらいだよな
科学が進んでて独裁国家ならこれで一部外骨格作って
昆虫のようなアーマーソルジャー作るかもw 脊髄辺りの骨格に埋め込んで冷却フィン出せば
夏涼しくなる事ね
恐竜の背中みたいだけどさ >>15
中国人がそう言って怒ってるのを見たことがある
外国人名だったから
きっと中国人研究者の名前が付いていたら自慢してただろう 錆びない鉄って用途は幾らでもあるけど
1キロ1億円とか製造コストが高杉じゃそうそう使えないよね
さらなる技術革新待ちか >>4
おー、そうきかた。
ターミネータかなと私は思ったよ。 鉄の純度が高くなると錆びないって少し驚きだな
鉄はさびる、だから生体に使えないものと思ってたのに
普通の鉄ってＦｅ，Ｃ以外に何を含んでいるから錆びるんだろ・・ これできてから10年ほどか
これほどのものキロ単位で作れるのは日本だけみたいだね
特性は表面銀色、柔らかく割れにくい
原子力発電の燃料棒用という用途は既に提案されてたみたいだけど
原子力も斜陽だし高過ぎなんだろうな
コストが1キロ1億円程度というかもっと高いみたいだね スレタイが高田純次にみえたやつは
おれだけじゃないはずや フライパン作ってくれ、ただし油がしっかり馴染むやつ 微量の他元素や炭素など不純物を含むから、
融点の違いでそれらが成分（や電気的性質）の異なる
複数の組成の小さな結晶が入り混じった鉄となるため
その境界では電流が発生しとても錆びやすい
それが純粋鉄だと金並みに錆びにくいと
ググったら出てた 1kgあたり1億円とは。
純金やプラチナよりも遙かに高い。 純粋な鉄は表面に均一で強固な酸化皮膜ができるため
錆びるのはごく表面で内部には錆びが進まない
とも出てた 不純物があると、その箇所に電子やホールの局在がおきて、
化学反応の活性中心になり、そこが弱点になる。 >>35
へぇ、鉄が錆びるのも鉄自体より不純物のせいだったのか…
面白いもんだな インプラントに使えるって見ておっ！って思ったら
金額も高いしエビデンスもあるチタンに勝ってるとこないやん… >>44
チタンだってアルミだって、出た最初は「金」より高かったんだぞ
チタンは
1910年に高純度化に成功して
1940年代くらいに工業利用を検討される段階になった。
2010年と2040年とすれば、あと20年くらいで工業利用初期段階に入るかもしれない。 スゴイ触媒とかバッテリーの電極とかに使えないのかな かなり伸びやすいんだな
「折れない」ので、変形してもいきなりぶっ壊れたりしないので
そこが折れたら死んじゃうような重要部分につかうらしい。
曲がるだけなら、点検まで持てばいいし
(クロモリとか強いんだが、かなり折れやすいので逆に重要箇所じゃ危険
点検でもわからないし=ある日突然いきなり折れてしまう)
新素材はチタン以降あまりないので、期待だな
新素材のカーボンは用途が違うんだよな。CFRPはプラスチックだから1000度の耐熱性はないし >>45
それじゃ遅いんよ…
再生医療の方に期待するわ 東北大学もよい仕事しますよね
ノーベル賞頑張ってください 鉄イオンは身体に悪さするから
赤血球の袋に詰めてるって話を
聞いたことがあるが大丈夫かね? 錆びないのか？純粋な鉄は錆びない？ほほぅ～てことは・・ >>36
金1キロ5000万円強だから、この鉄は倍ぐらいの値段だと思うとそう高いとも思えん 京大、東北大が輝いています。金だけでは無いのだな。
あっ。東大の児玉龍彦先生は別格扱いさせていただきます。
心より尊敬いたします。 >>35
これが新しい金になったりするのかな
電気伝導率はどうなんだろう 数年前にメーカーズフェアで純鉄の塊見せてもらった
錆びないと聞いて仰天した記憶がある 純鉄は柔らかくて延びやすい。
たとえば小刀で純鉄の小片を堅いバターのように切れるのだという。
常温でも金槌で叩いて伸ばせるらしいし。
ただ、加工を加えると、転移などが溜まり、硬くなるだろうな。
焼きなましてから叩いて延ばしをすればいいかも。 純粋な鉄をどうやって製造するのか想像してみた。
まず、鉄を塩素と反応させて塩化鉄にする（常温では固体）。
そうしてそれを真空中で熱して融解して、蒸留を何段階も行って精製する。
そうやって純化された塩化鉄に、水素ガスを送って加熱分解して
塩化水素と鉄に分解する。真空あるいは不活性ガスの環境下で
溶解して塩化水素は徹底的に除去する。そうやってできた鉄が
そのまま使えるか、あるいはもっと徹底的にするのなら、
溶けた鉄をゾーンメルト法で不純物を吐き出させて、
最後は溶融鉄からチョクラルスキー法（Czochralski法、Cz法）
で種結晶を元にして単結晶を成長させて引き上げるのかな？
まるで純粋シリコンロッドの製作のように。 体内でも酸化していくだろ？長期間の使用には耐えられないんじゃね？ >>58
鉄は1g 5000円だ
もう一度計算し直せ >>70
100万米ドル＝107,805,000円
1kg＝1000g
107,805円/g 違うの？ 高純度金(Au)とかもっとすさまじい性能なんだろうな 多分、白金触媒などは、むしろ不純物を含んでいる方が性能が出るだろうよ。 >>74
すまん、金と書こうとして鉄と書いてしまった… >>74
金 1g ＝ 5000円
1000g ＝ 1kg ＝ 5000000 ＝ 500万円
鉄 1kg ＝ 1億円
金 1kg ＝ 500万円
という感じに書きたかった 鉄は 金失 とかく。その心は、金を失う。
かつて鉄は、金よりもはるかに高価で有用で貴重な物質だった。 >>75
とはいえプラチナには無い優れた物性があるしなあ。 >>55
西澤先生は，当初の希望通りに原子力分野に行っていたらどこまで功績を挙げていたのだろうか？ >>37
純粋な鉄じゃなくてもいわゆる黒錆を作ってやることで酸化皮膜を作って赤錆を防げる
昔からごく一般的に行われてきた赤錆防止方法
ウチの鉄瓶も15年くらい使ってるけどこれのおかげで赤錆なし >>23
MRIが出来ないって致命的な気がするけど、何か解はあるのかな？ >>84
あの性格だ
政府の原子力委員会と死闘を繰り広げただろう
やらなくて正解だと思うね >>80
すまん、金1キロ500万超ぐらいだな。
この鉄はもう一桁安くならんと厳しいな >>85
生体の中だと鉄は過酸化水素とフェントン反応をおこして酸化還元をくりかえすから、
サビ(酸化物)じゃ保護できないと思うんだけどね
しかもフリーラジカル大量生産…それがまた過酸化水素つくって……
フェントン試薬
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%B3%E3%83%88%E3%83%B3%E8%A9%A6%E8%96%AC
ちゃんと読んだら書いてあるのかもしれんが謎じゃ〜 普通の鉄鋼もたとえば濃硝酸に浸すと、濃硝酸の強い酸化力で
表面が酸化を受けて不動態とよばれる、薄くて緻密な鉄の酸化膜が生じ、
酸に侵されなくなる加工ができる。希硝酸だと鉄が酸と反応してとけて
水素ガスが生じる。濃塩酸は特に酸化力がないので、鉄は溶け続ける。 金属の不動態化
https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/surface_treatment_technology/st01/c1884.html
鉄－硝酸の化学振動
http://hokkaido.csj.jp/prize/28syoureisyou/asahikawahigasi.pdf
鉄の不働態について＊On the Passivity of Iron
K.F.Bonhoeffer**
Corrosion,Vol.11,No.7,pp.304～308 (1955)July
www.jstage.jst.go.jp/article/jcorr1954/5/3/5_3_124/_pdf ミュージアムレベルの腕時計とかカトラリーとかをつくって
チャリティーオークションをやってみたらどうだろうか 園芸で発芽や成長を促すメネデールっていう活力剤があるんだけど、
成分が鉄だと知って驚いた
鉄釘が落ちてると木が良く育つ、なんて話も昔からあるし
そんなわけで >>1 に納得感はある >>1キロあたり100万米ドル程度
キロ一億円か、高杉！
いつか宇宙船の素材が超高純度の鉄で出来ているから性質が違うと
UFO番組で言ってて、そんなことあるんだろうかと思ったが
鉄って高純度になるとほんとに全然違う性質になるんだね 微量の元素を添加することで鉄は性質が大幅に変わる。
たとえばリンを含むと、低温で脆くなる。
通常の鋼鉄は炭素を少し含んでいて堅い。
鋳鉄はさらに炭素の含有量が多くて鋼鉄よりも堅いが脆い、融点が低い。
チタンを僅かに含む鋼鉄は、砂鉄から作られた玉鋼の強度の秘密だ。
銅を僅かに含むと、中性子を照射したときに、脆性破壊し易くなる。
クロムモリブデン鋼は、クロム、モリブデン、マンガンを少しずつ添加した
もので、浸炭により表面を非常に堅くできる。
などなど。 >>97
こういうグラフを見せつけられると、
バッテリー駆動が究極と考えているオーディオマニアとかも
考え方が変わっていく感じがするw すげーって思ったけどMRI使えないってけっこう駄目だな >>100
それは単に植物の必須栄養素である鉄分が不足してることが多いだけやで >>68
ゾーンメルトした後にチョクラルスキー法やるなんてアホだろ 新日鉄など、鉄を商売にしていた企業は、このような超純鉄を作ったり、
あるいは、金属シリコンをコークス炉で作るなどの新開発にチャレンジして欲しい。 超純粋鉄の単結晶を観て見たいね。
さらに、異なる同位体をまったく含まないそれぞれ
Ｆ５６、Ｆ５７、Ｆ５８、Ｆ５４、Ｆ６０の純粋物の
単結晶の性質が、天然物の同位体が混ざっているような
鉄と比べて（重さ以外に）どれだけ違うのかが興味深いところ。 そしてＦｅはFe の間違いやろが。
全角使う爺さんはさっさと死滅してくれ。 >>86
微粒子化して体内に残置するものの表面に薄くコーティングするとかならばいいんじゃね？鉄でも何でも磁性体はサイズが小さくなるほど磁石の性質は弱くなるし
最終的には馴染んだ結果として体内に取り込まれるのが理想かな、難しいと思うけど 貧血防止という名目で鉄を含んだサプリなどを呑んだりするのは注意が必要。
まず外国産のサプリは、体格の良い人間用の標準量で服用量を書いてたり
するので、概して過剰だ。
鉄を取り過ぎると、身体の酸化が進んでガンなどになりやすくなったり、
腸内で細菌類が跋扈して腸内細菌分布の勢力が変化して、却って不健康に
なるかもしれないので注意。 超純鉄は腐食に対する耐性が高いのと柔らかくて粘り強いから
原子炉を構成する一部の部品の素材として期待されていた向きもあったが、
いかんせん値段が余りにも高いので、これまで実用化されてはいないのであった。 184cm90kgの俺には日本のサプリは足りないってことだな 鉄かあ
使い道は骨の代替やろか
骨の培養の研究に力入れた方が有益な感じがするけど できる技術レベルとコストってもんがあるだろ
不老不死の薬作った方がいいですよって言ってる奴いたらアホやん？ 均質な材料があったらの類いだな。
もしもロープがあって、どこにも特段弱い部分がなければ、
引っ張った時にどこかで切れる理由がないから、ずーっと
延び続けて切れないだろうか、というやつだ。
炭化水素の長い鎖あるいは同じアミノ酸がずっと縮合した
ポリペプチドを考えて、それを両端から引っ張ったらと
考えると、やはりどこにも弱点が無いから丈夫じゃ無いか？
と思える。実際には十分のびたら、ちぎれた方が安定に
なるんだが、そのきっかけとちぎれる場所はどこになるか？ 初期のアルミニウムの製品は、不純物（多分フッ素とかカルシウムなどなどだろう）
のせいで、表面が水分と酸化してできた白い錆の粉を吹いて、ドンドンと
腐食が内部まで進行していた。しかし最近のアルミニウムは品質が良い（純度が
高い）ためか、表面の酸化膜が均一で強固（酸化アルミニウムはサファイアの
類い）であるため、いつまでも錆びずに丈夫だ。日本軍の戦闘機はアルミ合金
だったので、腐食に弱かったはず。 超ジュラルミンだったか超々ジュラルミンだったか、日本の住友金属の発明。
ジュラルミンは、鋳造した後で時間がたつと強度・硬度が増すという不思議な
合金だった。 ソルトバスという塩を溶かす高温で
熱処理しなきゃならんのじゃなかったかな? 硬さと強度と剛性は全部違う特性だけどね。
硬度は表面の変形しにくさ、傷のつきにくさ。
強度は引っ張ってちぎれない引張強度や
逆に押さえても潰れない圧縮強度など。
剛性はバネ性とも言われ、弾性変形に必要な力の大きさ。
で、合ってるかな? アルミ合金は引張強度などは高いが
剛性が低く、曲げ変形に対して
すぐに曲がったり割れたりする。
車で使う場合、事故に弱いのはこのせい。 マグネシウム合金のバネは作れ使われてるが、
アルミニウム合金のバネは無理、
って似たような軽量合金でも特性の違いが有るもんだ ナトリウムとかカルシウムとかリチウムとかマグネシウムとかベリリウムとか、
そういうのを混ぜたら性能があがるかもしれないが、いかにも水と反応して
水素をだして発火したりしそうで危険だもんな。 ジュラルミンが鉄鋼並みの硬さがあるのなら日本刀の模造品を作れるのかもね。
日本刀を作るのにも、伝統的には最後の焼き固めでは刃に粘土を貼り付けて、
温度をある温度にあげるのを経験から眼で観て色で知って、この温度だと
なったら、水や油にさっと浸けてやると、刃が沿って日本刀の元になる
鉄の棒ができるからそれを砥石で研磨して刀にするのだったと思う。
熱処理をソルトバスでやれば、日本刀を作るのも、均質性が増して
もっと丈夫な刀になったりするのだろうか。 鉄系でもソルトバス熱処理をやる材質もある。
日本刀でやらないのは単にあまり効果がないからではないかと。 反応性高めでギリギリ使えるマグネシウムに、更に反応性高いカルシウムを混ぜると耐火性能上がるのが不思議 日本刀でやらないのは、
刀を作って居た当時にソルトバスが無かったからじゃないかな？
ところで、溶融した塩類の代わりに、溶けたガラスではどうだろうか？ シリコン単結晶のロッド（棒、最近では直径が30ｃｍだとか、将来は40ｃｍ
クラスを狙っている）あるいはそれをスライスしたウェーハーの、
結晶の格子欠陥などを、もしもソルトバスのような方法で焼きなましをして、
減らせれば、素晴らしいことだろうね。そういうことが上手く行くのかどうか
は知らないが。
焼き芋なども、適切な密閉カプセルに入れて、比較的低温で溶ける塩類に
カプセルを浸けて蒸し焼きにしたら、うまく温度変化を制御して調理すれば
おいしくなるかもしれないな。 日本のアルミ産業って高度化する間も無く
電気代の高騰で縮小撤退って感じやな
近頃ではアルミ部材も入手性が悪い ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
