科学技術と共に歩む

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材料としての金属の歴史は古く，今日の材料科学・工学の基礎は，金属材料の研究によって形作られたといっても過言ではない。しかし，重金属による環境破壊や人体への被害などの記憶から，金属材料はバイオマテリアルとして“好ましくない材料”であると考える人は多い。医療用に金属材料を使用する場合には，安全性を向上させることが第一義であり，そのため，耐食性を向上させ，体内での破壊をなくすことに努力が注がれてきた。さらに，金属は典型的な人工材料であり生体機能性がないと認識されており，生体材料として魅力のないものと考えられることも多い。

一方，セラミックスと高分子におけるこの半世紀の急激な技術革新は，これらの医療機器への幅広い応用を可能にした。特に，セラミックスや高分子の優れた生体組織適合性や生体機能性は，バイオマテリアルとして大きな期待を抱かせるものであり，事実多くの金属製医療機器がセラミックスや高分子で代替されてきた。それにもかかわらず，金属材料は優れた強度と靭じん性せいから依然として多くの医療機器に使用され，体内埋植型医療機器（インプラント）の70％以上を占め，整形外科に限れば95％以上が金属製である。一時期は，すべての医療機器がセラミックス製や高分子製になるのではないかと考えられたこともあったが，力学的信頼性から金属材料の必要性はまったく衰えていない。また，再生医療の進歩によって人工材料は淘汰されるかのように考えられたこともあったが，その実現には相当な時間がかかることも明らかになっており，現実的な問題として金属材料の重要性が再認識されている。金属製医療機器をセラミックスや高分子で代替しようとする試みは続けられているが，近年はこれがほとんど研究レベルにとどまり，実用化に至っていない。金属材料の性質と金属材料が使用されている理由を理解した上での開発の動機付けが必要であろう。

本書は，材料工学を専門とする学生，大学院生，技術者などで金属バイオマテリアルに関する知識を必要としている方々，また工学系他分野や医歯学系で金属材料を学んでいない方々を対象として，金属材料工学や医歯学の知識がなくても通読できることを目標に執筆した。金属バイオマテリアルの全体像を限られた紙面に収め，全体の理解の流れを妨げないようにしたため，材料工学的にみて記述が曖昧になっている点がある。一方，医療応用に関する記述では医学的な説明に不十分な点が多々あることを認識している。さらに，各章の内容は互いに密接に関係しているため，用語の説明を初出時ではなく後の章で説明している場合がある。その場合には参照すべき箇所を示し，脚注と付録を設けることで，全体の流れを妨げないようにした。金属バイオマテリアルの全貌を理解するためには，金属工学・金属材料学，生命科学，臨床医学に関する知識が必要だが，これらを限られた紙面で説明することは困難であり，またわれわれ執筆者の浅薄な知識だけでは不可能である。本書の内容に関して，さらに深い内容を勉強される場合は，それぞれの専門書にあたっていただきたい。

本書を金属バイオマテリアル総論の教科書として，大学学部あるいは大学院の講義で使用すると90分講義7回分程度に相当するが，周辺知識も含めた講義を行えば15回は必要となろう。

本書は，2007年にコロナ社から発刊された「バイオマテリアルシリーズ1金属バイオマテリアル」を基に，大幅に書き改めたものであり，一部に重複する部分があることをご了解いただきたい。この17年間における金属バイオマテリアルに関する研究開発の進捗はめざましく，前版の内容が現状と必ずしも一致しない箇所が散見され，これらの内容は最新と思われるものに差し替えた。一方で，金属バイオマテリアルを理解するための基盤となる科学・工学は普遍であり，この内容は本書でも維持されている。本書の内容は，われわれ執筆者が教育研究活動に携わる間に業務上得た知識をまとめたものであり，この過程で長年にわたって多くの方々にご教示いただいた。この場を借りて感謝いたします。また，図や写真を提供いただいた日本ストライカー株式会社，帝人ナカシマメディカル株式会社，株式会社ジーシー，国立研究開発法人物質・材料研究機構 山本玲子博士，廣本祥子博士，独立行政法人国立高等専門学校機構鈴鹿工業高等専門学校 黒田大介教授，元独立行政法人物質・材料研究機構 丸山典夫博士，元東京医科歯科大学歯学部附属病院 浜野英也博士，元同生体材料工学研究所 土居壽博士に深く感謝いたします。

2025年5月
塙隆夫
米山隆之