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2022年

【論文】関西女子短期大学 山本教授との共同研究の、bmp-2遺伝子導入が骨形成と骨質に与える影響に関する研究がMaterialsにOA論文として掲載されました。

Mariko Yamamoto Kawai, Ryosuke Ozasa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hiromitsu Yamamoto, Hiroki Maruyama, Kazuhisa Bessho, Kiyoshi Ohura:
Periodontal tissue as a biomaterial for hard-tissue regeneration following Bmps gene transfer,
Materials, 15, (2022), 993;1-10.
https://doi.org/10.3390/ma15030993

論文はこちらから

Abstract
The application of periodontal tissue in regenerative medicine has gained increasing interest since it has a high potential to induce hard-tissue regeneration, and is easy to handle and graft to other areas of the oral cavity or tissues. Additionally, bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) has a high potential to induce the differentiation of mesenchymal stem cells into osteogenic cells. We previously developed a system for a gene transfer to the periodontal tissues in animal models. In this study, we aimed to reveal the potential and efficiency of periodontal tissue as a biomaterial for hard-tissue regeneration following a bmp-2 gene transfer. A non-viral expression vector carrying bmp-2 was injected into the palate of the periodontal tissues of Wistar rats, followed by electroporation. The periodontal tissues were analyzed through bone morphometric analyses, including mineral apposition rate (MAR) determination and collagen micro-arrangement, which is a bone quality parameter, before and after a gene transfer. The MAR was significantly higher 3–6 d after the gene transfer than that before the gene transfer. Collagen orientation was normally maintained even after the bmp-2 gene transfer, suggesting that the bmp-2 gene transfer has no adverse effects on bone quality. Our results suggest that periodontal tissue electroporated with bmp-2 could be a novel biomaterial candidate for hard-tissue regeneration therapy.
Keywords: periodontal tissue; BMP; gene therapy; collagen micro-arrangement; bone quality

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【論文】歯学研究科林先生との共同研究のZn添加による象牙質のクラック抑制に関する研究がMaterials & Designに受理されました。

Katsuaki Naito, Yasutaka Kuwahara, Hiroko Yamamoto, Yasuhiro Matsuda, Katsushi Okuyama, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hiromi Yamashita, Mikako Hayashi*:
Improvement of acid resistance of Zn-doped dentin by newly generated chemical bonds,
Materials & Design, (2022), in press.

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【新聞】日刊工業新聞に記事が掲載されました。

学生社長が研究者支援 中北製作所、阪大に寄付、日刊工業新聞朝刊、8面(機械・ロボット・航空機)、2022年1月26日20220126 日刊工業 中北製作所.jpg

写真:前列 右2人目 小笹先生

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【論文】関西女子短期大学 山本先生との共同研究の、bmp-2遺伝子導入が骨形成と骨質に与える影響に関する研究がMaterialsに受理されました。OA論文として掲載される予定です。

Mariko Yamamoto Kawai, Ryosuke Ozasa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hiromitsu Yamamoto, Hiroki Maruyama, Kazuhisa Bessho, Kiyoshi Ohura:
Periodontal tissue as a biomaterial for hard-tissue regeneration following Bmps gene transfer,
Materials, (2022), in press.

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【講演】中野先生がスマート・アディティブ・マニュファクチャリング・セミナーで講演しました。

中野先生がスマート・アディティブ・マニュファクチャリング・セミナーで講演しました。

スマート・アディティブ・マニュファクチャリング・セミナー
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日時 2022年1月18日(火)13 : 30~16 : 40
場所 TKP新大阪ビジネスセンター 会議室3C

主催 スマートプロセス学会 アディティブ・マニュファクチャリング部会

セミナープログラム

講義①時限目 13:30~15:00
セラミック造形における粒子分布の最適化と焼成組織の緻密化
桐原 聡秀 氏(大阪大学接合科学研究所)

光造形プロセスで用いる、紫外線硬化性樹脂とセラミック微粒子の混合ペーストの組成最適化と、高密度の微粒分散により達成される緻密な組織形成について講義します。先端セラミック部材を応用した、持続可能な資源循環プロセスについても、最新の検討事例を紹介します。

休憩 15:00~15:10

講義②時限目 15:10~16:40
金属積層造形による組織制御と高機能化
中野 貴由 氏(大阪大学工学研究科)

金属積層造形法のうち粉末床溶融結合(PBF)法の基礎原理と原子レベルでの組織制御による造形物の高機能化手法について講義します。金属造形法は医療分野、輸送機器分野へ強く貢献する可能性を持ち、デジタルツイン技術を駆使することでデジタル社会での先端モノづくり技術となりえます。

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【出版】中野先生が編集者のひとりである 『デジタル化時代のAdditive Manufacturingの基礎と応用』(スマートプロセス学会監修)が出版されました。 AM最先端研究が詰まった一冊です。

中野先生が編集者のひとりである
『デジタル化時代のAdditive Manufacturingの基礎と応用』(スマートプロセス学会監修)が出版されます。
AM最先端研究が詰まった一冊です。

詳細はこちらから


下記より申し込みを受け付け中です。
http://smartprocess.or.jp/SpeeverForm/sps-mste/form/JRzvm

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【新聞】日刊工業新聞に中野先生に関するコラムが掲載されました。 中野先生のプライベートでの出来事が、日刊工業新聞のコラムに掲載されています。

「日帰りの親孝行」
感染症対策をが施されたホテルで2年ぶりにご両親と再会し、家族のぬくもりを感じました。

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【論文】東京慈恵医大斎藤充教授、中外製薬との共同研究の「イバンドロネートとエルデカルシドールの複合投与が骨粗しょう症による骨量減少と骨質指標としてのコラーゲン/アパタイト配向性の低下を抑制することを証明した論文」がBone誌(IF=4.4)にOA論文として掲載されました。

Ryosuke Ozasa, Mitsuru Saito, Takuya Ishimoto, Aira Matsugaki, Yoshihiro Matsumoto, Takayoshi Nakano*:
Combination treatment with ibandronate and eldecalcitol prevents osteoporotic bone loss and deterioration of bone quality characterized by nano-arrangement of the collagen/apatite in an ovariectomized aged rat model,
Bone, (2022),
https://doi.org/10.1016/j.bone.2021.116309.

論文はこちらから

Abstract
Combination therapy with bisphosphonates and vitamin D3 analogs has been frequently used for the treatment of osteoporosis. However, its effects on bone anisotropies, such as orientations of collagen and apatite at the nanometer-scale, which is a promising bone quality index, and its trabecular architecture at the micrometer scale, are not well understood despite its important mechanical properties and its role in fracture risk. In the present study, we analyzed the effects of ibandronate (IBN), eldecalcitol (ELD), and their combination on the collagen/apatite orientation and trabecular architectural anisotropy using an estrogen-deficiency-induced osteoporotic rat model. Estrogen deficiency caused by ovariectomy (OVX) excessively increased the degree of collagen/apatite orientation or trabecular architectural anisotropy along the craniocaudal axis in the lumbar vertebra compared to that of the sham-operated group. The craniocaudal axis corresponds to the direction of principal stress in the spine. The excessive material anisotropy in the craniocaudal axis contributed to the enhanced Young’s modulus, which may compensate for the reduced mechanical resistance by bone loss to some extent. The solo administration of IBN and ELD prevented the reduction of bone fraction (BV/TV) determined by μ-CT, and combination therapy showed the highest efficacy in BV/TV gain. Furthermore, the solo administration and combination treatment significantly decreased the degree of collagen/apatite orientation to the sham level. Based on the results of bone mass and collagen/apatite orientation, combination treatment is an effective strategy. This is the first report to demonstrate the efficacy of IBN, ELD, and combination treatment with IBN and ELD relative to the bone micro-architectural anisotropy characterized by collagen/apatite orientation.

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【論文】東京慈恵医大斎藤先生、中外製薬との共同研究の、イバンドロネートが骨粗しょう症ラットのアパタイト配向性とヤング率を正常化することを示した論文がCalcified Tissue International(IF=4.333)に受理され、OA論文として掲載されました。

Takuya Ishimoto, Mitsuru Saito, Ryosuke Ozasa, Yoshihiro Matsumoto, Takayoshi Nakano*:
Ibandronate suppresses changes in apatite orientation and Young's modulus caused by estrogen deficiency in rat vertebrae,
Calcified Tissue International, (2021),
https://doi.org/10.1007/s00223-021-00940-2.

論文はこちらから

Abstract
Bone material quality is important for evaluating the mechanical integrity of diseased and/or medically treated bones. However, compared to the knowledge accumulated regarding changes in bone mass, our understanding of the quality of bone material is lacking. In this study, we clarified the changes in bone material quality mainly characterized by the preferential orientation of the apatite c-axis associated with estrogen deficiency-induced osteoporosis, and their prevention using ibandronate (IBN), a nitrogen-containing bisphosphonate. IBN effectively prevented bone loss and degradation of whole bone strength in a dose-dependent manner. The estrogen-deficient condition abnormally increased the degree of apatite orientation along the craniocaudal axis in which principal stress is applied; IBN at higher doses played a role in maintaining the normal orientation of apatite but not at lower doses. The bone size-independent Young's modulus along the craniocaudal axis of the anterior cortical shell of the vertebra showed a significant and positive correlation with apatite orientation; therefore, the craniocaudal Young’s modulus abnormally increased under estrogen-deficient conditions, despite a significant decrease in volumetric bone mineral density. However, the abnormal increase in craniocaudal Young's modulus did not compensate for the degradation of whole bone mechanical properties due to the bone loss. In conclusion, it was clarified that changes in the material quality, which are hidden in bone mass evaluation, occur with estrogen deficiency-induced osteoporosis and IBN treatment. Here, IBN was shown to be a beneficial drug that suppresses abnormal changes in bone mechanical integrity caused by estrogen deficiency at both the whole bone and material levels.
https://doi.org/10.1007/s00223-021-00940-2

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【挨拶】中野先生の日本金属学会会長としての「年頭のご挨拶」がまてりあに掲載されました。

中野貴由:
年頭のご挨拶—with/post コロナ時代に持続的に発展する学会として—、まてりあ,61 [1], (2022), pp. 1.

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【新年】謹賀新年。旧年中に引き続き、今年も中野研一同、ご指導・ご支援のほどよろしくお願い申し上げます。中野研一同

謹賀新年。旧年中に引き続き、今年も中野研一同、ご指導・ご支援のほどよろしくお願い申し上げます。中野研一同

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【論文】Journal of Materials Engineering and Performance(IF=1.865)に新たなβ型Ti-Nb-Cr合金の設計と特性に関する研究が受理されました。

Qiang Li*, Fei Li, Junjie Li, Zhi Gao, Ke Zhang, Mitsuo Niinomi, Takayoshi Nakano:
Microstructure, mechanical properties and cytotoxicity of β-type Ti-Nb-Cr alloys designed by electron parameter,
Journal of Materials Engineering and Performance, (2022), in press.

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2021年

【論文・解説】「軽金属」2022年72巻,5号・6号特集号「軽金属材料の三次元造形技術」に中野研の解説や論文が受理、もしくは査読中です。

「軽金属」2022年72巻,5号・6号特集号「軽金属材料の三次元造形技術」に中野研の解説や論文が受理、もしくは査読中です。

-------【解説】-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

【解説】萩原幸司,石本卓也,中野貴由:シリサイドを例にしたAMにおける集合組織発達の支配因子解明,軽金属,72 [5 or 6],(2022), in press.

【解説】石本卓也、中野貴由:金属Additive Manufacturingによる軽金属材料の組織制御と高機能化,軽金属,72 [5 or 6],(2022), in press.

【解説】天野宏紀,石本卓也,中野貴由:金属Additive Manufacturingにおける雰囲気ガス選択の重要性:スパッタ,金属微細組織,力学特性への影響,軽金属,72 [5 or 6],(2022), in press.

【解説】高瀬文:レーザおよび電子ビームを熱源とした粉末床溶融結合法により造形されたチタン基合金における残留応力と相安定性の関係,軽金属,72 [5 or 6],(2022), in press.

【解説】小笹良輔,松垣あいら,石本卓也,中野貴由:レーザ粉末床溶融結合法による急冷を用いたTi含有BioHEAの強制固溶体化,軽金属,72 [5 or 6],(2022), under revision.

【解説】松垣あいら,松坂匡晃,中野貴由:チタン合金の3次元造形による生体親和性制御,軽金属,72 [5 or 6],(2022), submitted.

-------【論文】-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

【論文】趙 研,森田尚秀,松岡弘剛,安田弘行,當代光陽,上田実,竹山雅夫,中野貴由:電子ビーム粉末床溶融結合法で作製したγ-TiAl合金の特異バンド状組織に及ぼす投入エネルギー密度の影響,軽金属,72 [5 or 6],(2022), under revision.

【論文】小泉雄一郎,奥川将行,磯野祐輔,中野貴由:Ti-6Al-4V合金の粉末床溶融結合法におけるレーキ過程の個別要素法による解析,軽金属,72 [5 or 6],(2022), under revision

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【論文】粉末床溶融結合法に用いる合金粉末特性に関する論文がスマートプロセス学会誌に受理されました。

小笹良輔、Park Sung-Hyun、Gokcekaya Ozkan、Gupta Mridul、山岡祐介、松坂匡晃、森田尚昂、松垣あいら、石本卓也、中野貴由
粉末床溶融結合法用β型Ti-15Mo-5Zr-3Al合金粉末の評価と流動特性
スマートプロセス学会誌, in press.

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【解説】骨代謝学会のHPの1st Authorに、 石本先生が第一筆者の「Calcified Tissue International」誌の『オステオサイト形態と骨ECM配向性の「異方性--異方性」相関』に関する記事が掲載されました。

『オステオサイト形態と骨ECM配向性の「異方性—異方性」相関』
Quantitative Evaluation of Osteocyte Morphology and Bone Anisotropic Extracellular Matrix in Rat Femur
Takuya Ishimoto, Keita Kawahara, Aira Matsugaki, Hiroshi Kamioka, Takayoshi Nakano
Calcif. Tissue Int. 2021 Oct, 109 [4], pp.434-444,
https://doi.org/10.1007/s00223-021-00852-1

これは、骨メカノセンサーとして知られるオステオサイトのlacuno-canalicular systemの形態異方性と、コラーゲン/アパタイトからなる骨細胞外マトリックス(ECM)の優先配向性との間の相関を初めて明らかにし、オステオサイトが応力の大きさのみならずその方向をも感知していることを示唆した論文です。

こちらからアクセスできます。

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【AMセンター】オリンピック時にSociety 5.0博覧会で展示した阪大工金属AMセンターで作製したスカイツリー1/500模型(高さ1.3m)が東京スカイツリーの常設展示となりました。是非東京まで一度足をお運びください。

オリンピック時にSociety 5.0博覧会で展示した阪大工金属AMセンターで作製したスカイツリー1/500模型(高さ1.3m)が東京スカイツリーの常設展示となりました。是非東京まで一度足をお運びください。

 

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東京スカイツリー® 1/500模型のライトアップ動画はこちら

 

 

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【写真】M1発表会当日、天気も良いので集まっている中野研メンバーで集合写真を撮りました。来年も良い年になると良いですね。(写真撮影の瞬間のみマスクを外しました)ので集合写真を撮りました

M1発表会当日、天気も良いので集まっている中野研メンバーで集合写真を撮りました。来年も良い年になると良いですね。(写真撮影の瞬間のみマスクを外しました)


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【受賞】中野研卒業生で現在韓国の国家科学技術諮問会議(PACST)で活躍している李志旭先生が「科学技術通信部長官(大臣)賞」を受賞しました。おめでとうございます!

中野研卒業生で現在韓国の国家科学技術諮問会議(PACST)で活躍している李志旭先生が「科学技術通信部長官(大臣)賞」を受賞しました。おめでとうございます!
李志旭:科学技術通信部長官(大臣)賞、2021年12月24日

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【論文】イバンドノネートが骨粗しょう症ラットのアパタイト配向性とヤング率を正常化することを示した論文がCalcified Tissue International(IF=4.333)に受理され、OA論文として掲載される予定です。

Takuya Ishimoto, Mitsuru Saito, Ryosuke Ozasa, Yoshihiro Matsumoto, Takayoshi Nakano*:
Ibandronate suppresses changes in apatite orientation and Young's modulus caused by estrogen deficiency in rat vertebrae,
Calcified Tissue International, (2021), in press.

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【新聞・出版】本日の日刊工業新聞朝刊に、中野先生が編集者のひとりである 『デジタル化時代のAdditive Manufacturingの基礎と応用』(スマートプロセス学会監修)の出版に関する記事が掲載されました。 AM最先端研究・技術が詰まった一冊で、2022年1月8日に出版されます。お申し込みは「スマートプロセス学会」のHPへ。

3D印刷技術を紹介、阪大が書籍、DX時代のモノづくり支援:日刊工業新聞、2021年12月22日、朝刊、科学技術・大学欄

書籍名:『デジタル化時代のAdditive Manufacturing の基礎と応用』
編集者:中野貴由、桐原聡秀、近藤勝義、西川宏、田中学
監修:一般社団法人 スマートプロセス学会
協賛:“戦略的イノベーション創造プログラム (SIP)” 統合型材料開発システムによるマテリアル革命(三島良直PD)
出版社:株式会社リブロ社

詳細はこちらから

下記より書籍購入申し込みを受け付け中です。
http://smartprocess.or.jp/SpeeverForm/sps-mste/form/JRzvm

日刊工業20211222 デジタル化時代のAdditive Manufacturingの基礎と応用.png

 

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【論文】東京慈恵医大斎藤充教授、中外製薬との共同研究の「イバンドロネートとエルデカルシドールの複合投与が骨粗しょう症による骨量減少と骨質指標としてのコラーゲン/アパタイト配向性の低下を抑制することを証明した論文」がBone誌(IF=4.4)に受理され、OA論文として掲載されます。

Ryosuke Ozasa, Mitsuru Saito, Takuya Ishimoto, Aira Matsugaki, Yoshihiro Matsumoto, Takayoshi Nakano*:
Combination treatment with ibandronate and eldecalcitol prevents osteoporotic bone loss and deterioration of bone quality characterized by nano-arrangement of the collagen/apatite in an ovariectomized aged rat model,
Bone, (2022), in press.

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【解説】「人工臓器」に当研究室の「配向化骨誘導型人工骨臓器研究の最前線」に関する解説が掲載されました。

松垣あいら、中野貴由:
配向化骨誘導型人工骨臓器研究の最前線、人工臓器、Vol. 50, [3], (2021), pp. 190-194.

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【出版】中野先生が編集者のひとりである 『デジタル化時代のAdditive Manufacturingの基礎と応用』(スマートプロセス学会監修)が出版されます。 AM最先端研究が詰まった一冊です。

中野先生が編集者のひとりである
『デジタル化時代のAdditive Manufacturingの基礎と応用』(スマートプロセス学会監修)が出版されます。
AM最先端研究が詰まった一冊です。

詳細はこちらから

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【新聞】化学工業日報に"材料開発に「異方性」の視点"という中野研の考え方が掲載されました。

材料開発に「異方性」の視点:化学工業日報、2021年12月10日

電子版はこちらから

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14:00【報道】東北大学から「骨再生材料の組織治癒力が増大~高密度で転位を導入したリン酸八カルシウム(OCP)骨補填材の開発」がプレスリリースされました。中野研との共同研究が含まれます。

【報道】東北大学から「骨再生材料の組織治癒力が増大~高密度で転位を導入したリン酸八カルシウム(OCP)骨補填材の開発」がプレスリリースされました。中野研との共同研究が含まれます。

詳しくはこちらから

東北大のプレスリリースはこちら

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【論文】東北大歯学研究科鈴木治教授のグループとの共同研究の成果が、Applied Materials Today(IF=10.04)に受理され、OA論文として掲載されました。OCP中の転位が骨再生を促すという新たな発見です。

Ryo Hamai, Susumu Sakai, Yukari Shiwaku, Takahisa Anada, Kaori Tsuchiya, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Osamu Suzuki*:
Octacalcium phosphate crystals including a higher density dislocation improve its materials osteogenecity,
Applied Materials Today, 26, (2021), 101279: 1-12.

論文はこちらから

Abstract
Herein, we show that the enhanced osteogenecity of octacalcium phosphate (OCP) biomaterial, recently identified as an important element in hybrid organic–inorganic nanocomposites involved in the initial hydroxyapatite crystal expansion in mammal bones, results from an enhanced chemical property, stemming from the presence of lattice strain and dislocations. Two types of OCPs were synthesized by wet-chemical processing in the presence (c-OCP) and absence (w-OCP) of gelatin, respectively, and subjected to structural, chemical, and biological analyses. High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and fast Fourier transform (FFT) analyses revealed that c-OCP crystals contained approximately six times higher edge dislocations with Burgers vectors perpendicular to a-axis than that in the case of w-OCP. The dissolution of c-OCP crystal in tris-HCl buffer occurred toward the long axis of the crystal, most likely, toward the lattice strain along the c-axis direction, while w-OCP crystal dissolved toward the a-axis direction. The study suggested that the increment of internal energy by the higher dislocation density contributed promoting c-OCP dissolution and hydrolysis through decreasing the activation energy. c-OCP crystal displayed enhanced in vitro mesenchymal stem 2D cell and 3D spheroid differentiation, in vivo bone formation, and apatite crystallographic orientation in critical-sized rat calvarial defect model as compared to w-OCP crystal, at the same time, converting to apatite structure earlier than w-OCP. The present study demonstrates that dislocation-related dissolution along with enhanced conversion of OCP is a determinant in bone induction, which may be relevant to normal bone development utilizing OCP biomaterials.

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【論文】Bone誌(IF=4.4)にリウマチの骨質の劣化に関する研究成果が受理され、OA論文として掲載されました。九州医療センター、中外製薬との共同研究です。

Ryosuke Ozasa#, Aira Matsugaki#, Takuya Ishimoto, Satoshi Kamura, Hiroto Yoshida, Mayu Magi, Yoshihiro Matsumoto, Koji Sakuraba, Kenjiro Fujimura, Hisaaki Miyahara, Takayoshi Nakano*:
Bone fragility via degradation of bone quality featured by collagen/apatite micro-arrangement in human rheumatic arthritis,
Bone, 155, (2022), 116261; 1-10.
#: These authors contributed equally to this work.
*: Corresponding author

論文はこちらから

Abstract
Although increased bone fragility is a well-recognized consequence in patients with rheumatoid arthritis (RA), the essential cause of degenerate bone strength remains unknown. This study aimed to determine factors contributing to bone dysfunction in RA by focusing on the bone matrix micro-arrangement, based on the preferential orientation of collagen and the related apatite c-axis as a bone quality index. The classical understanding of RA is limited to its severe pathological conditions associated with inflammation-induced bone loss. This study examined periarticular proximal tibiae from RA patients as compared with osteoarthritis (OA) patients as controls. Bone tissue material strength was disrupted in the RA group compared with the control. Collagen/apatite micro-arrangement and vBMD were significantly lower in the RA group, and the rate of decrease in apatite c-axis orientation (−45%) was larger than that in vBMD (−22%). Multiple regression analysis showed that the degree of apatite c-axis orientation (β = 0.52, p = 1.9 × 10−2) significantly contributed to RA-induced bone material impairment as well as vBMD (β = 0.46, p = 3.8 × 10−2). To the best of our knowledge, this is the first report to demonstrate that RA reduces bone material strength by deteriorating the micro-arrangement of collagen/apatite bone matrix, leading to decreased fracture resistance. Our findings represent the significance of bone quality-based analysis for precise evaluation and subsequent therapy of the integrity and soundness of the bone in patients with RA.

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本日の日刊工業新聞に関西経済連合会の社会人モノづくり講座の10周年が紹介され、中野先生がコメントしています。

社会人モノづくり講座「10年継続に手応え、異業種交流でも大きな役割」:日刊工業新聞、31面(西日本)、2021年12月1日朝刊

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【著書】「日経BPよりテクノロジー・ロードマップ 2022-2031 全」産業編が出版され、中野先生が分担執筆しています。

2021年11月30日 【著書】「日経BPよりテクノロジー・ロードマップ 2022-2031 全」産業編が出版され、中野先生が分担執筆しています。
中野貴由(分担執筆):
「10-5. 3Dアディティブ・マニュファクチャリング (3D-AM)」、
テクノロジー・ロードマップ 2022-2031 全産業編、日経BP、
ISBN:978-4-296-11003-2、2021年11月30日、pp402-405.

ここを参照

内容を参照

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【学会】第43回日本バイオマテリアル学会(2021年11月28日〜30日@名古屋国際会議場)に参加しました。 対面とZoomを組み合わせたハイブリッドでの開催でした。

第43回日本バイオマテリアル学会(2021年11月28日〜30日@名古屋国際会議場)に参加しました。
対面とZoomを組み合わせたハイブリッドでの開催でした。
撮影時のみマスクを外して撮影しました。

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【受賞】中野先生が本多フロンティア賞を受賞し、記念講演を行いました。

中野貴由:第18回本多フロンティア賞、2021年11月26日、(公財)本多記念会
【記念講演】
中野貴由:金属材料学を基軸とした骨基質配向化機構解明と制御法の確立、学士会館、2021年11月26日、15:20~15:55
受賞者喜びの声はこちらhondafrontier photo.png 20211127_HondaFrontier①.JPG20211127_HondaFrontier②.JPG20211127_HondaFrontier③.JPG20211127_HondaFrontier④.JPG

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【研究】AM粉末を作製する東洋アルミニウム(株)を訪問しました。

東洋アルミニウム(株)日野製造所を訪問し、世界に誇る最先端のAlならびにAl合金の製造工程を目の前で見学させていただきました。圧巻でした。楠井専務をはじめ対応いただいた皆様に御礼申し上げます。

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【新聞】日刊工業新聞朝刊に金属3Dプリンターのガス制御が造形品を高機能化を引き起こすことを解明した記事が掲載されました。大陽日酸との共同研究の成果です。

大陽日酸など、金属3Dプリンターのガス制御、造形品を高機能化:日刊工業新聞朝刊、科学技術・大学、19面、2021年11月22日.

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【論文】Bone誌(IF=4.4)にリウマチの骨質の劣化に関する研究成果が受理され、OA論文として掲載される予定です。九州医療センター、中外製薬との共同研究です。

Ryosuke Ozasa#, Aira Matsugaki#, Takuya Ishimoto, Satoshi Kamura, Hiroto Yoshida, Mayu Magi, Yoshihiro Matsumoto, Koji Sakuraba, Kenjiro Fujimura, Hisaaki Miyahara, Takayoshi Nakano*:
Bone fragility via degradation of bone quality featured by collagen/apatite micro-arrangement in human rheumatic arthritis,
Bone, (2021), in press.
#: These authors contributed equally to this work.
*: Corresponding author

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【受賞・講演】安田研との共著論文がスマートプロセス学会論⽂賞を受賞し、趙先生が受賞講演を行いました。

趙 研、安⽥弘⾏、當代光陽、上⽥実、⽵⼭雅夫、中野貴由:
電⼦ビーム積層造形法により作製したTiAl合⾦の 熱間等⽅圧加圧法による⾼温疲労特性改善
スマートプロセス学会 論⽂賞(2020年, Vol.9, No.4)

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【論文】東北大歯学研究科鈴木治教授のグループとの共同研究の成果が、Applied Materials Today(IF=10.04)に受理され、OA論文として掲載される予定です。OCP中の転位が骨再生を促すという新たな発見です。

Ryo Hamai, Susumu Sakai, Yukari Shiwaku, Takahisa Anada, Kaori Tsuchiya, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Osamu Suzuki*:
Octacalcium phosphate crystals including a higher density dislocation improve its materials osteogenecity,
Applied Materials Today, (2021), in press

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【講演】日本金属学会・鉄鋼協会東海支部開催の「第31 回 材料フォーラムTOKAI」にて中野先生が特別講演を行いました

中野貴由:
『等方性/異方性に着眼した材料工学の展開』 ~骨微細構造から生体・航空宇宙材料へ,さらに金属3Dプリンティングプロセスへ~、日本金属学会・鉄鋼協会東海支部、
2021年11月11日13:10~14:10、オンライン開催

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【論文】金属3Dプリンティング(PBF)の結晶学的異方性制御に関するreview articleがJournal of Metals (JOM)にOA論文(解説)として掲載されました。

Koji Hagihara, Takayoshi Nakano*:
Anisotropic control of crystallographic texture in metals and ceramics powder-bed-fusion-type additive manufacturing―A review, MICRO-ARCHITECTURED MATERIALS BY ADDITIVE MANUFACTURING
Journal of Metals (JOM), (2021), on line.
https://doi.org/10.1007/s11837-021-04966-7

論文はこちらから

Abstract
Additive manufacturing (AM) enables the production of complex, net-shape
geometries. Additionally, in AM of metal and ceramics, which has received
less attention, the microstructure and texture of the product can be arbitrarily
controlled by selecting appropriate process parameters, thereby enabling
unprecedented superior properties. This paper discusses recent progress
pertaining to texture evolution mechanisms and control methods, with an
emphasis on selective laser melting. One of the unique characteristics of AM is
that the texture can be varied as a function of position within the product by
controlling the scan strategy. The transient behavior of the texture and the
factor used to control it via the scan strategy are discussed. In addition, the
texture evolution behavior of face- and body-centered cubic as well as noncubic
materials is discussed. The importance of the crystallographic ‘‘multiplicity’’ of
the preferential crystal growth direction is described to understand the evolution
behavior of the texture in such materials.

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【講演】中野先生が2021年秋季講演会(第128回講演大会)にて、協会賞受賞記念講演(研究功績賞)を行いました。

中野貴由:金属三次元積層造形をはじめとする粉体粉末冶金学を基軸にした異方性材料組織制御に関する研究開発、
2021年秋季講演会(第128回講演大会)、2021年11月10日13:00〜13:40、
粉末積層3D造形に関わる材料および技術の最先端、協会賞受賞記念講演(研究功績賞)、Zoomによるライブ配信

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【論文】金属3Dプリンティングで形成されたTi-6Al-4V合金の組織・力学特性に対するガスの影響に関する論文がAdditive Manufacturing誌(IF=11.0)にOA論文として掲載されました。

Hiroki Amano, Takuya Ishimoto, Ryoya Suganuma , Keisuke Aiba, Shi-Hai Sun, Ryosuke Ozasa, Takayoshi Nakano*:
Effect of a Helium Gas Atmosphere on the Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Alloy built with Laser Powder Bed Fusion: A Comparative Study with Argon Gas,
Additive Manufacturing, 48, (2021), 102444; 1-9.
https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102444

論文はこちらから

Abstract
In metal additive manufacturing, the microstructures and associated mechanical properties of metal specimens can be controlled over a wide range. Although process parameters are considered important in the fabrication of functional parts, the effect of atmospheric gas has not been comprehensively documented. In laser powder bed fusion (LPBF), gas flow is used to eliminate fumes generated by laser irradiation. Simultaneously, the gas removes heat from the laser-irradiated part, which is exposed to high temperature. In this study, we investigated the capacity of helium as an alternative to argon, which is conventionally used as the LPBF atmosphere gas. He has a higher thermal conductivity and lower gas density than Ar, which may result in enhanced heat removal from the Ti-6Al-4V alloy during fabrication. Numerical simulations suggest a greater cooling rate under He flow. Further, the material built under He flow contained finer α'-martensite grains and showed improved mechanical properties compared to those fabricated under Ar flow, despite the identical laser irradiation conditions. Thus, He gas is advantageous in LPBF for fabricating products with superior mechanical performance through microstructural refinement, and this is a result of its capacity for cooling and fume generation inhibition. Therefore, this study reveals the importance of the choice of atmospheric gas because of its effects on the characteristics of metallic specimens fabricated using LPBF.

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【講演】11月11日(木)オンライン開催の「第31 回 材料フォーラムTOKAI」にて中野先生が特別講演を行います。

中野貴由:『等方性/異方性に着眼した材料工学の展開』 ~骨微細構造から生体・航空宇宙材料へ,さらに金属3Dプリンティングプロセスへ~、2021年11月11日オンライン開催

概要集はこちらから

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【受賞】中野先生が、軽金属に関する金属Additive Manufacturingプロセスなどの顕著な業績により、第20回軽金属功績賞に内定しました。表彰式は2022年5月27日の軽金属学会で実施される予定です。

中野貴由:第20回軽金属功績賞、(一社)軽金属学会、2022年5月27日(予定)

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【講演】第98回レアメタル研究会(東大生産技術研究所)で中野先生が招待講演しました。

中野貴由:チタン合金やチタン含有バイオハイエントロピー合金のAdditive Manufacturing、2021年11月5日、東京大学生産技術研究所An棟2Fコンベンションホール

詳細はこちらから

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【新聞】財経新聞に記事が掲載されました。

負荷で骨が強くなるメカニズム発見 骨粗しょう症の治療などに期待 阪大 (財形新聞、2021年11月3日、IT・サイエンス / 研究開発)
電子記事はこちら

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【論文】Materials Chemistry and Physics(Elsevier)に(Ti, Zr, Hf)-Al基MEAならびにHEAの設計に関する論文がOA論文として掲載されました。

Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Pan Wang, Shi-Hai Sun, Takayoshi Nakano*:
Design and Development of (Ti, Zr, Hf)-Al based Medium Entropy Alloys and High Entropy Alloys,
Materials Chemistry and Physics, (2021), 125409.
https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.125409

論文はこちらから

Abstract
The design and development of TiZrHfAl medium entropy alloy (MEA), and the TiZrHfAlNb0.2 and TiZrHfAlV0.2 high entropy alloys (HEAs) is described. The combination of 4th subgroup elements (Ti, Zr, and Hf) with Al is discussed based on the periodic table and taxonomy of HEAs. The alloys were designed using alloy parameters for HEAs, predicted ground state diagrams from the Materials Project, and the calculation of phase diagrams (CALPHAD). Rapid solidification was effective to suppress the formation of intermetallic compounds, resulting in BCC/B2 phase formation. Significant differences in the constituent phases and Vickers hardness between ingots and melt-spun ribbons were found among the TiZrHfAl MEA, TiZrHfAlNb0.2, and TiZrHfAlV0.2 HEAs.

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【論文】Materials Chemistry and Physicsに(Ti, Zr, Hf)-Al基MEAならびにHEAの設計に関する論文が受理され、OA論文として掲載される予定です。

Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Pan Wang, Shi-Hai Sun, Takayoshi Nakano*:
Design and Development of (Ti, Zr, Hf)-Al based Medium Entropy Alloys and High Entropy Alloys,
Materials Chemistry and Physics, (2021), in press.

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【速報】中野研のHP閲覧数が33万件を突破しました!

中野研のHP閲覧数が33万件を突破しました!

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【新聞】日刊工業新聞の23面に、オステオサイトの応力感受による骨芽細胞配列制御に関する記事が掲載されました。

骨芽細胞配列 分子が制御 疾患治療薬 開発に道(日刊工業新聞朝刊、2021年11月2日、23面 科学技術・大学面)

日刊工業記事2021年11月2日.jpg

 

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【解説】「地域ケアリング(北隆館出版)」に当研究室の「ポストコロナ時代の骨質医療革新」に関する解説が掲載されました。

松垣あいら、石本卓也、小笹良輔、中野貴由:
ポストコロナ時代の骨質医療革新〜コラーゲン/アパタイト配向性に基づく個別化骨医療、
地域ケアリング、Vol.23, [13], (2021)、pp.71-80.

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【論文】レーザ金属3Dプリンティング(L-PBF)により粉末の作製方法を変えることでクラック形成を抑えた高融点Wの造形に成功し、サイバーフィジカル空間でそれを証明した論文が、Additive Manufacturing LettersにOA論文として掲載されました。

Ozkan Gokcekaya, Takuya Ishimoto, Tsubasa Todo, Pan Wang, Nakano Takayoshi*:
Influence of powder characteristics on densification via crystallographic texture formation: Pure tungsten prepared by laser powder bed fusion,
Additive Manufacturing Letters, 1, (2021), 100016; 1-8.
https://doi.org/10.1016/j.addlet.2021.100016

論文はこちらから

Abstract
The laser powder bed fusion (LPBF) of pure tungsten for the fabrication of near-fully dense components is challenging owing to the intrinsic properties of tungsten. In this study, routine, gas-atomized, and plasma-processed tungsten powder samples were characterized for their powder shape, size distribution, tapped density, and flowability, and then used to fabricate parts using identical LPBF process parameters to evaluate the influence of the powder characteristics on the metal densification and microstructure. The plasma-processed W powder showed a relative density of 98.7%, the highest value yet to be reported, at a baseplate temperature of 80°C owing to the higher tapped density and improved flowability of the powder, which result in high-quality powder bed formation. In addition, numerical simulations were conducted to estimate the effect of the powder quality on laser energy absorption and, thus, melt pool formation. The results reveal that enhanced powder characteristics result in an increased density and prevent lack of fusion while tuning the grain boundary characteristics and strengthening the crystallographic texture, which resulted in decreased cracking owing to less crack-sensitive grain boundaries and increased hardness of the as-built W components.

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金属3Dプリンティングで形成されたTi-6Al-4V合金の組織・力学特性に対するガスの影響に関する論文がAdditive Manufacturing誌に受理され、OA論文として掲載されます。

Hiroki Amano, Takuya Ishimoto, Ryoya Suganuma , Keisuke Aiba, Shi-Hai Sun, Ryosuke Ozasa, Takayoshi Nakano*:
Effect of a Helium Gas Atmosphere on the Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Alloy built with Laser Powder Bed Fusion: A Comparative Study with Argon Gas,
Additive Manufacturing, (2021), in press.

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【告知】中野研から「ついに解明!力が骨を強くする仕組み ―応力負荷 が 配向化骨 をつくる分子 PGE2 を発見」をプレスリリースしました。

中野研から「ついに解明!力が骨を強くする仕組み
―応力負荷 が 配向化骨 をつくる分子 PGE2 を発見」をプレスリリースしました。

PDFこちらから

大阪大学プレスリリース
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2021/20211027_1

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【報道】テレビ大阪「やさしいニュース」で、当研究室の研究が取り上げられました。

テレビ大阪「やさしいニュース」で、当研究室の研究が取り上げられました。
大阪大 “骨の強度“で世界初の研究
テレビ大阪ニュース【配信】 https://www.youtube.com/channel/UCd6GEK664CTEWRZda7Fu7Lg

テレビ大阪ニュース.png

 

 

 

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【論文】Biomaterials誌(IF=12.5)に本研究室でOCYからの骨芽細胞配向化を決定するPGE2の発見に関する内容がオープンアクセス論文として掲載されました。

Tadaaki Matsuzaka,# Aira Matsugaki#, Takayoshi Nakano*:
Control of osteoblast arrangement by osteocyte mechanoresponse through prostaglandin E2 signaling under oscillatory fluid flow stimuli,
Biomaterials, 279, (2021), 121203; 1-10.
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121203
#: These authors equally contribute to this work.
*: Corresponding author

論文はこちらから

Abstract
Anisotropic collagen/apatite microstructure is a prominent determinant of bone tissue functionalization; in particular, bone matrix modulates its anisotropic microstructure depending on the surrounding mechanical condition. Although mechanotransduction in bones is governed by osteocyte function, the precise mechanisms linking mechanical stimuli and anisotropic formation of collagen/apatite microstructure are poorly understood. Here we developed a novel anisotropic mechano-coculture system which enables the understanding of the biological mechanisms regulating the oriented bone matrix formation, which is constructed by aligned osteoblasts. The developed model provides bone-mimetic coculture platform that enables simultaneous control of mechanical condition and osteoblast-osteocyte communication with an anisotropic culture scaffold. The engineered coculture device helps in understanding the relationship between osteocyte mechanoresponses and osteoblast arrangement, which is a significant contributor to anisotropic organization of bone tissue. Our study showed that osteocyte responses to oscillatory flow stimuli regulated osteoblast arrangement through soluble molecular interactions. Importantly, we found that prostaglandin E2 is a novel determinant for oriented collagen/apatite organization of bone matrix, through controlling osteoblast arrangement.

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Biomaterials誌(IF=12.5)に本研究室でOCYからの骨芽細胞配向化を決定するPGE2の発見に関する内容が受理され、オープンアクセス論文として掲載される予定です。

Tadaaki Matsuzaka, Aira Matsugaki, Takayoshi Nakano*:
Control of osteoblast arrangement by osteocyte mechanoresponse through prostaglandin E2 signaling under oscillatory fluid flow stimuli,
Biomaterials, (2021), in press.

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【論文】レーザ金属3Dプリンティング(L-PBF)により粉末の作製方法を変えることでクラック形成を抑えた高融点Wの造形に成功し、サイバーフィジカル空間でそれを証明した論文が、Addive Manufacturing LettersにOA論文として受理されました。

Ozkan Gokcekaya, Takuya Ishimoto, Tsubasa Todo, Pan Wang, Nakano Takayoshi*:
Influence of powder characteristics on densification via crystallographic texture formation: Pure tungsten prepared by laser powder bed fusion,
Additive Manufacturing Letters, (2021), in press.

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【昇進】石本先生が富山大学 都市デザイン学系 先進アルミニウム国際研究センター 教授ならびに大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 特任教授に着任しました。

石本先生が10月1日付けで富山大学 都市デザイン学系 先進アルミニウム国際研究センター 教授ならびに大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 特任教授に着任しました。
大阪から富山へと赴任場所は変わりましたが、特任教授の立場からこれまで通り中野研究室の一員として研究活動を行う予定です。

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電子ビームならびにレーザビームを熱源にすることによるPowder bed fusionの違いに関する論文がAdditive Manufacturing誌(IF=11)にオープンアクセス論文として公開されました。

Shi-Hai Sun, Koji Hagihara, Takuya Ishimoto, Ryoya Suganuma, Yun-Fei Xue, Takayoshi Nakano:
Comparison of microstructure, crystallographic texture, and mechanical properties in Ti–15Mo–5Zr–3Al alloys fabricated via electron and laser beam powder bed fusion technologies
Additive Manufacturing, 47, (2021), 102329; 1-17.

論文はこちらから

Abstract
Depending on the application, establishing a strategy for selecting the type of powder bed fusion technology from electron beam (EB-PBF) or laser powder bed fusion (L-PBF)—is important. In this study, we focused on the β-type Ti–15Mo–5Zr–3Al alloy (expected for hard-tissue implant applications) as a model material, and we examined the variations in the microstructure, crystallographic texture, and resultant mechanical properties of specimens fabricated by L-PBF and EB-PBF. Because the melting mode transforms from the conduction mode to the keyhole mode with an increase in the energy density in L-PBF, the relative density of the L-PBF-built specimen decreases at higher energy densities, unlike that of the EB-PBF-built specimen. Although both EB-PBF and LPBF can obtain cubic crystallographic textures via bidirectional scanning with a 90° rotation in each layer, the formation mechanisms of the textures were found to be different. The <100> texture in the build direction is mainly derived from the vertically grown columnar cells in EB-PBF, whereas it is derived from the vertically and horizontally grown columnar cells in L-PBF. Consequently, different textures were developed via bidirectional scanning without rotation in each layer: the <110>and <100>aligned textures along the build direction in LPBF and EB-PBF, respectively. The L-PBF-built specimen exhibited considerably better ductility, but slightly lower strength than the EB-PBF-built specimen, under the conditions of the same crystallographic texture and relative density. We attributed this to the variation in the microstructures of the specimens; the formation of the α-phase was completely absent in the L-PBF-built specimen. The results demonstrate the importance of properly selecting the two technologies according to the material and its application.

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石本准教授の教授への昇進祝いと送別会を行いました。

石本先生の教授昇進祝いと送別会を行いました。
石本先生は10月1日より富山大学 都市デザイン学系 先進アルミニウム国際研究センター 教授ならびに大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 特任教授に着任する予定です。
石本先生は、中野研の前身の馬越研の時から数えて、計20年もの間在籍されました。
今後とも、引き続きよろしくお願いいたします。

なお、中野研スタッフと在校生に加え、多くの中野研卒業生がオンラインから参加し、盛会となりました。

花束の贈呈品.png

中野先生からの花束贈呈

スタッフからの贈呈品.png 小笹先生からのスタッフ一同による記念品贈呈

学生からの贈呈品.png M2森田君からの唐揚げ棒(?)の贈呈

現地集合写真.png 現地での集合写真(※撮影時のみ集合&マスクを外しています)

オンライン集合写真.png オンラインでの集合写真

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中野先生が、2021年度第1回 ニューガラスセミナーにて招待講演を行いました。

中野貴由:生体骨に学ぶ異方性と金属3Dプリンティング
2021年度第1回 ニューガラスセミナーのご案内
「ライフサイエンス・環境分野に展開される特殊ガラスと造形技術」
令和3年9月28日(火)13:10~14:05 @WEB
詳細はこちらから

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金属3Dプリンティングの結晶学的異方性に関するreview paperがJournal of Metals (JOM)に受理され、OA論文として掲載予定です。

Koji Hagihara, Takayoshi Nakano*:
Anisotropic control of crystallographic texture in metals and ceramics powder-bed-fusion-type additive manufacturing,
Journal of Metals, (2021), in press.

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中野先生が第24回日本歯科医学会学術大会にてシンポジストを務めました。

中野貴由:骨質指標としての骨基質配向性の重要性とインプラント周囲骨への応用
第24回日本歯科医学会学術大会
シンポジウム13「インプラント周囲骨の形成と制御」
2021年9月24日(金)14:00-16:00@WEB

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中野先生が3府省合同 構造材料プログラム「研究成果報告会」で成果報告を行いました。

中野貴由(C領域長):MI システムによる粉末・積層造形技術 ~耐熱構造材料およびプロセスの開発~
内閣府 戦略的イノベーション創造プログラム (SIP) 「統合型材料開発システムによるマテリアル革命」
3府省合同 構造材料プログラム「研究成果報告会」2021年9月22日10~17時@WEB

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中野先生を研究代表者とするCrest(ナノ力学領域)が採択されました。主たる研究分担先である東京大学阿部先生・熊本大学眞山先生(名古屋大学君塚先生)、さらには阪大AMセンターのコアメンバーの先生方と6年間研究を進めていきます。ご支援ご指導のほどよろしくお願いいたします。

中野先生を研究代表者とするCrest(ナノ力学領域)が採択されました。主たる研究分担先である東京大学阿部先生・熊本大学眞山先生(名古屋大学君塚先生)、さらには阪大AMセンターのコアメンバーの先生方と6年間研究を進めていきます。ご支援ご指導のほどよろしくお願いいたします。

戦略目標:「ナノスケール動的挙動の理解に基づく力学特性発現機構の解明」
研究領域:「革新的力学機能材料の創出に向けたナノスケール動的挙動と力学特性機構の解明(ナノ力学)」
研究総括:伊藤 耕三(東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授)

中野貴由 大阪大学 大学院工学研究科 教授 カスタム力学機能制御学の構築 ~階層化異方性骨組織に学ぶ~

詳細は以下から
https://www.jst.go.jp/kisoken/crest/application/2021/210921/210921.html

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日刊工業新聞の21面に、名工大萩原先生との共同研究で実施した、レーザ/電子線を熱源とした積層造形法それぞれの特長を活かした組織制御法の確立に関する記事が掲載されました。

熱源ごとに品質制御 金属3Dプリンター粉末床溶融結合活用 超合金・高機能品を創製(日刊工業新聞朝刊、2021年9月21日、科学技術・大学、21面・トップ記事

日刊工業新聞20210921朝刊_page-0001.jpg

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中野研メンバーが日本金属学会2021年秋期講演(第169回)大会(オンライン開催)に参加しました。

中野研メンバーが日本金属学会2021年秋期講演(第169回)大会(オンライン開催)に参加しました。
石本先生は生体材料基礎・生体応答セッションにて座長を行いました。
発表は以下の通りです。

村上奨励賞受賞講演

○松垣あいら:材料学に基づく骨微細構造制御のための生体機能化材料開発に関する研究

口頭発表

○松本峻、松垣あいら、中野貴由
マクロファージ由来炎症性サイトカインによる骨芽細胞配列化制御機構

○小笹良輔、中村郁仁、松垣あいら、中野貴由
妊娠および授乳関連性骨粗鬆症における骨力学機能制御メカニズムの解明

○田中健嗣、松垣あいら、Ozkan Gokcekaya、木村恒太、中野貴由
金属積層造形法による Ti 合金表面形状制御と間葉系幹細胞挙動

○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
応力負荷異方性共培養モデル構築による力学応答骨配向化因子の同定

○山岡祐介、小笹良輔、松垣あいら、中野貴由
低リン血症性くる病における骨脆弱化の機序

○福島涼、石本卓也、松垣あいら、中野貴由
オステオカルシンに注目した骨基質配向性制御機構

○西川侑希、石本卓也、永瀬丈嗣、中野貴由
金属 AM による生体用ハイエントロピー合金の造形と機能化の検討

○森田尚昂、石本卓也、中野貴由
金属 AM による β 型 Ti 合金の結晶集合組織形成と力学機能異方性設計

○真鍋光喜、石本卓也、恵久春佑寿夫、森貞好昭、藤井英俊、中野貴由
金属 AM により作製した Al 合金板材の摩擦撹拌接合部の組織と力学特性解析

○GUPTA MRIDUL、小笹良輔、石本卓也、久世哲嗣、柳谷彰彦、上田正人、中野貴由
レーザビーム粉末床溶融結合により造形した銅合金の電気抵抗率変化 

○萩原幸司、徳永透子、上山椋平、中野貴由、山崎倫昭、河村能人
Mg 合金におけるキンク帯強化の定量的考察

○徳永透子、山崎倫昭、眞山剛、成本裕希、木田大貴、河村能人、中野貴由、萩原幸司
Mg/LPSO 二相合金におけるキンク帯形成,機械的性質との相関

○趙研、尾堂裕隆、安田弘行、竹山雅夫、中野貴由
電子ビーム粉末床溶融結合法により作製した β 相含有 TiAl合金の微細組織および力学特性の造形方向依存性

○岡本慶介、趙研、安田弘行、竹山雅夫、中野貴由
電子ビーム粉末床溶融結合法で作製した β 相含有 TiAl 合金の組織制御による力学特性向上

○松岡弘剛、趙研、安田弘行、竹山雅夫、中野貴由
電子ビーム粉末床溶融結合法により作製した β 相含有 TiAl合金の微細組織および力学特性に及ぼす Al 量の影響

○當代光陽、高橋凪、永瀬丈嗣、松垣あいら、中野貴由
生体用 hcp 型ミディアムエントロピー合金の開発

○李誠鎬、永田夫久江、加藤且也、中野貴由、春日敏宏
亜鉛含有ケイリン酸塩インバートガラスの細胞挙動

第37回優秀ポスター賞受賞

〇能勢 和史、奥川将行、小泉雄一郎、中野貴由
γ' 析出強化型 Ni 基超合金の狭ピッチ走査レーザー付加製造

○平賀知輝、北嶋具教、源聡、戸田佳明、皆川和己、川岸京子、湯本敦史、渡邊誠、 出村雅彦、井頭賢一郎、中野貴由
凝固脆性温度域への Ni 基合金組成の影響とレーザ造形用合金探索

○髙橋凪、川堀龍、當代光陽、永瀬丈嗣、中野貴由
TiNbTaZrMo 系 Bio-HEAs のヤング率とボロン添加による力学特性の改善

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日本金属学会秋期大会で中野研が以下の賞を受賞致しました。

〇松垣あいら:第18回村上奨励賞、
(公社)日本金属学会、2021年9月14日

村上奨励賞.JPG

村上奨励賞 松垣.jpg

 

〇永瀬丈嗣、當代光陽、中野貴由:第69回論文賞、
Development of Co-Cr-Mo-Fe-Mn-W and Co-Cr-Mo-Fe-Mn-W-Ag High-Entropy Alloys Based on Co-Cr-Mo Alloysに対して、
(公社)日本金属学会、2021年9月14日

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〇松垣あいら、中野貴由:第11回まてりあ賞、
「細胞および骨基質の配向化機序に基づく骨機能化誘導」に対して
(公社)日本金属学会、2021年9月14日

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まてりあ賞 中野先生.jpgまてりあ賞 松垣.jpg

 

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関西大学の上田正人先生が「チタンでサンゴ礁を救う」という目標で関西大発のクラウドファンディングを募集しています。中野先生も応援コメントを出しておりますのでご協力をよろしくお願いいたします。

関西大学の上田正人先生が「チタンでサンゴ礁を救う」という目標で関西大発のクラウドファンディングを募集しています。中野先生も応援コメントを出しておりますのでご協力をよろしくお願いいたします。

サンゴとチタンについて→PDFはこちら

詳細URLは以下です
https://academist-cf.com/projects/232

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電子ビームならびにレーザビームを熱源にすることによるPowder bed fusionの違いに関する論文がAdditive Manufacturing誌(IF=11)に受理され、OA論文として公開予定です。

Shi-Hai Sun, Koji Hagihara, Takuya Ishimoto, Ryoya Suganuma, Yun-Fei Xue, Takayoshi Nakano*:
Comparison of microstructure, crystallographic texture, and mechanical properties in Ti–15Mo–5Zr–3Al alloys fabricated via electron and laser beam powder bed fusion technologies,
Additive Manufacturing, (2021), in press.

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Materials Research Letters誌にLPSO層をナノプレートとして含むMg-Zn-Y合金のキンク強化に関する論文がオープンアクセス論文として掲載されました。

Koji Hagihara*, Ryohei Ueyama, Toko Tokunaga, Michiaki Yamasaki, Yoshihito Kawamura, Takayoshi Nakano
Quantitative estimation of kink-band strengthening in an Mg–Zn–Y single crystal with LPSO nanoplates
Materials Research Letters, 9 (2021) 467-474.
https://doi.org/10.1080/21663831.2021.1974593

論文はこちら

Abstract
Kink-band strengthening was first quantitatively evaluated using an Mg–Zn–Y single crystal containing long-period stacking ordered (LPSO) nanoplates. The ability of a kink-band boundary to act as a barrier that hinders the motion of dislocations is high and comparable to that of a general random grain boundary. Nevertheless, a kink-band boundary is regarded as a simple tilt boundary in the dislocation model. One reason for the anomalous ability of kink-band boundary acting as barriers is related to its peculiar hierarchical structure, in which many small kink bands with high crystal rotation angles accumulate in a localized region. By the quantitative estimation using the single crystal, the origin of the anomalous ability of kink bands acting as barriers that hinder the motion of dislocation was elucidated.

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Scripta Materialia誌(IF=5.6)に当研究室で実施した、レーザAMによるタングステンの高密度化と結晶方位制御機構の解明に関する論文がOA論文として掲載されました。

Tsubasa Todo, Takuya Ishimoto, Ozkan Gokcekaya, Jongyeong Oh, Takayoshi Nakano*:
Single crystalline-like crystallographic texture formation of pure tungsten through laser powder bed fusion,
Scripta Materialia, 206, (2022), 114252; 1-6.
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114252

論文はこちら

Abstract We successfully formed the first prominent crystallographic texture of tungsten using laser powder bed fusion (LPBF). It is difficult even to manufacture highly dense tungsten products using LPBF because of its extremely high melting point and high thermal conductivity. By tuning the laser process parameters, we succeeded in fabricating almost fully dense pure tungsten parts with a relative density of 99.1%, which is the highest value yet to be reported. More importantly, a single crystalline-like prominent crystallographic texture evolved, in which <011> preferentially oriented in the scanning direction. This texture was formed to reduce the crystal misorientation at the melt pool center, at which the solidification fronts from the right and left halves of the melt pool encounter. This texture formation mechanism is similar to that of conventional alloys with ordinary thermal properties; however, the crystal growth directionality that governs the crystallographic orientation differs according to the melt pool morphology.

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中野先生がAMCTURKEY 2021にてKeynote Presentationを行いました。

Takayoshi NAKANO: Control of Crystallographic Texture by Metal Additive Manufacturing
AMCTURKEY 2021 (Keynote presentation), 13:40-14:25 (Istanbul time GMT +3), 9th-10th, September, 2021@WEB

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日刊工業新聞朝刊にSIPマテリアル革命のC1(川重・阪大)の成果が掲載されました。金属3Dの多彩なプロセスパラメータをAI技術(MI: マテリアルズインテグレーション)で精度よく予想できるようになりました。

3D造形条件最適化、川重・阪大 AI活用 新材料開発に、科学技術・大学(21面・トップ記事)、日刊工業新聞朝刊、2021年9月9日

20210909_日刊工業新聞.jpgのサムネイル画像

 

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中野先生が溶接協会にて招待講演を行いました。

中野貴由:講演1 「Additive Manufacturingにおける金属組織制御による高機能化」
2021年度第2回 特殊材料溶接研究委員会 本委員会(AM組織・欠陥制御SG合同委員会)、溶接協会
2021年9月7日(火)13:40~14:20 @WEB

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ハニカム構造を骨格としたPowder/Solid複合材の変形挙動に関する論文がCrystals (MDPI:IF=2.6)にオープンアクセス論文として掲載されました。

Naoko Ikeo*, Tatsuya Matsumi, Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Aira Matsugaki, Tadaaki Matsuzaka, Ozkan Gokcekaya, Yorinobu Takigawa, Takayoshi Nakano*:
Fabrication of Ti-Alloy Powder/Solid Composite with Uniaxial Anisotropy by Introducing Unidirectional Honeycomb Structure via Electron Beam Powder Bed Fusion,
Crystals, 11 [9], (2021), 1074;1-11.
https://doi.org/10.3390/cryst11091074

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Abstract:
In this study, a Ti–6Al–4V alloy composite with uniaxial anisotropy and a hierarchical structure is fabricated using electron beam powder bed fusion, one of the additive manufacturing techniques that enable arbitrary fabrication, and subsequent heat treatment. The uniaxial anisotropic deformation behavior and mechanical properties such as Young’s modulus are obtained by introducing a unidirectional honeycomb structure. The main feature of this structure is that the unmelted powder retained in the pores of the honeycomb structure. After appropriate heat treatment at 1020 °C, necks are formed between the powder particles and between the powder particles and the honeycomb wall, enabling a stress transmission through the necks when the composite is loaded. This means that the powder part has been mechanically functionalized by the neck formation. As a result, a plateau region appears in the stress–strain curve. The stress transfer among the powder particles leads to the cooperative deformation of the composites, contributing to the excellent energy absorption capacity. Therefore, it is expected that the composite can be applied to bone plates on uniaxially oriented microstructures such as long bones owing to its excellent energy absorption capacity and low elasticity to unidirectionally suppress stress shielding.

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ニッケル基超合金(Hastelloy-X)の結晶学的組織と力学特性に対するLPBF法での制御に関する成果がCrystals(MDPI, IF=2.6)でオープンアクセス論文として掲載されました。

Shinya Hibino*, Tsubasa Todo, Takuya Ishimoto, Ozkan Gokcekaya, Yuichiro Koizumi, Kenichiroh Igashira, Takayoshi Nakano*:
Control of Crystallographic Texture and Mechanical Properties of Hastelloy-X via Laser Powder Bed Fusion,
Crystals, 11(9), (2021), 1064;
https://doi.org/10.3390/cryst11091064
*: Corresponding author

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Abstract
The influence of various laser powder bed fusion (LPBF) process parameters on the crystallographic textures and mechanical properties of a typical Ni-based solid-solution strengthened alloy, Hastelloy-X, was examined. Samples were classified into four groups based on the type of crystallographic texture: single crystalline-like microstructure with <100>//build direction (BD) (<100>-SCM), single crystalline-like microstructure with <110>//BD (<110>-SCM), crystallographic lamellar microstructure (CLM), or polycrystalline microstructure (PCM). These four crystallographic textures were realized in Hastelloy-X for the first time here to the best of our knowledge. The mechanical properties of the samples varied depending on their texture. The tensile properties were affected not only by the Schmid factor but also by the grain size and the presence of lamellar boundaries (grain boundaries). The lamellar boundaries at the interface between the <110>//BD oriented main layers and the <100>//BD-oriented sub-layers of CLM contributed to the resistance to slip transmission and the increased proof stress. It was possible to control a wide range of crystallographic microstructures via the LPBF process parameters, which determines the melt pool morphology and solidification behavior.

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東京歯科大との共同研究論文がInternational Journal of Implant Dentistryに掲載されました。

Yuto Otsu*, Satoru Matsunaga, Takehiro Furukawa, Kei Kitamura, Masaaki Kasahara, Shinichi Abe, Takayoshi Nakano, Takuya Ishimoto, Yasutomo Yajima
Structural characteristics of the bone surrounding dental implants placed into the tail-suspended mice
International Journal of Implant Dentistry, 7, (2021), 89;1-10.
https://doi.org/10.1186/s40729-021-00374-3

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Abstract
[ Background ] There are many unclear points regarding local structural characteristics of the bone surrounding the implant reflecting the mechanical environment.
Purpose: The purpose of this study is to quantitatively evaluate bone quality surrounding implants placed into the femurs of mice in an unloading model, and to determine the influence of the mechanical environment on bone quality.
[ Methods ]: Twenty 12-week-old male C57BL6/NcL mice (n = 5/group) were used as experimental animals. The mice were divided into two groups: the experimental group (n = 10) which were reared by tail suspension, and the control group (n = 10) which were reared normally. An implant was placed into the femur of a tail-suspended mouse, and after the healing period, they were sacrificed and the femur was removed. After micro-CT imaging, Villanueva osteochrome bone stain was performed. It was embedded in unsaturated polyester resin. The
polymerized block was sliced passing through the center of the implant body. Next, 100-μm-thick polished specimens were prepared with water-resistant abrasive paper. In addition to histological observation, morphometric evaluation of cancellous bone was performed, and the anisotropy of collagen fibers and biological apatite (BAp) crystals was analyzed.
[ Results ]: As a result, the femoral cortical bone thickness and new peri-implant bone mass showed low values in the tail suspension group. The uniaxial preferential orientation of BAp c-axis in the femoral long axis direction in the non-implant groups, but biaxial preferential orientation of BAp c-axis along the long axis of implant and femoral long axis direction were confirmed in new bone reconstructed by implant placement. Collagen fiber running anisotropy and orientation of BAp c-axis in the bone surrounding the implant were not significantly different due to tail suspension.
[ Conclusions ]: From the above results, it was clarified that bone formation occurs surrounding the implant even under extremely low load conditions, and bone microstructure and bone quality adapted to the new mechanical environment are acquired.
Keywords: Tail suspension, Femur, Bone quality, Biological apatite orientation, Collagen fiber, Dental implant

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ハニカム構造を骨格としたPowder/Solid複合材の変形挙動に関する論文がCrystals (MDPI:IF=2.6)受理され、オープンアクセス論文として掲載される予定です。

Naoko Ikeo*, Tatsuya Matsumi, Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Aira Matsugaki, Tadaaki Matsuzaka, Ozkan Gokcekaya, Yorinobu Takigawa, Takayoshi Nakano*:
Fabrication of Ti-alloy powder/solid composite with uniaxial anisotropy by introducing unidirectional honeycomb structure via electron beam powder bed fusion,
Crystals, (2021), in press.

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ニッケル基超合金(Hastelloy-X)の結晶学的組織と力学特性に対するLPBF法での制御に関する成果がCrystals(MDPI, IF=2.6)に受理され、オープンアクセス論文として掲載されます。

Shinya Hibino*, Tsubasa Todo, Takuya Ishimoto, Ozkan Gokcekaya, Yuichiro Koizumi, Kenichiroh Igashira, Takayoshi Nakano*:
Control of Crystallographic Texture and Mechanical Properties of Hastelloy-X via Laser Powder Bed Fusion,
Crystals, (2021), in press.
*: Corresponding author

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B4の院試お疲れ様会とM2の内々定を祝う会をZoomで開催しました。

研究室の全員でB4の院試お疲れ様会とM2の内々定を祝う会をZoomで開催しました。オンラインならではの企画(クイズ大会)で盛り上がりました。B4の皆さん、院試お疲れ様でした。M2の皆さん、おめでとうございます。

202108オンラインイベント.jpg

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Materials Research Letters誌にLPSO層をナノプレートとして含むMg-Zn-Y合金のキンク強化に関する論文が受理されオープンアクセス論文として掲載されます。

Koji Hagihara*, Ryohei Ueyama, Toko Tokunaga, Michiaki Yamasaki, Yoshihito Kawamura, Takayoshi Nakano
Quantitative estimation of kink-band strengthening in Mg–Zn–Y single crystal with LPSO nanoplates,
Materials Research Letters, (2021), in press.

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Scripta Materialia誌(IF=5.6)に当研究室で実施した、レーザAMによるタングステンの高密度化と結晶方位制御機構の解明に関する論文が受理され、OA論文として掲載されます。

Tsubasa Todo, Takuya Ishimoto, Ozkan Gokcekaya, Jongyeong Oh, Takayoshi Nakano*:
Single crystalline-like crystallographic texture formation of pure tungsten through laser powder bed fusion,
Scripta Materialia, (2021), in press.

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日刊工業新聞の23面に、中野研を中心に行ったレーザ積層造形を用いた3次元パズル構造による力学特性制御に関する記事が掲載されました。

金属3Dパズル構造体 力学特性の制御自在 生体内医療デバイス素材に応用(日刊工業新聞朝刊、2021年8月23日、23面 科学技術・大学面トップ記事)

日刊工業_20210823.jpg

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Additive Manufacturing誌(IF=11)にβ型チタン合金におけるレーザビームと電子ビームでの表面残留応力と相安定性の違いに関する論文がオープンアクセスとして掲載されました。

Aya Takase*, Takuya Ishimoto, Ryoya Suganuma, Takayoshi Nakano*:
Surface residual stress and phase stability in unstable β-type Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy manufactured by laser and electron beam powder bed fusion technologies,
Additive Manufacturing, 47, (2021), 102257; 1-14.
https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102257

論文はこちらから

Abstract
The differences between the physicochemical properties of the laser and electron beam powder bed fusion (L- and EB-PBF) methods are yet to be explored further. In particular, the differences in the residual stress and phase stability of alloys with unstable phases remain unexplored. The present work is the first to systematically investigate how the heat source type and process parameters affect the surface residual stress and phase stability of an unstable β-type titanium alloy, Ti-15Mo-5Zr-3Al. The surface residual stress and β-phase behavior were studied using high-precision X-ray diffraction (HP-XRD). Significant differences were observed between the two methods. The L-PBF-made specimens exhibited tensile residual stresses of up to 400 MPa in the surface area. HP-XRD analysis revealed a stress-induced lattice distortion, interpreted as a transitional state between the β-phase and α”-phase. In contrast, the EB-PBF-made specimens showed no significant residual stress and had an undistorted β-phase coexisting with the hexagonal α-phase caused by elemental partitioning. This study provides new insights into the previously neglected effects of L-PBF and EB-PBF in unstable β-type titanium alloys.

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レーザ積層造形法による形状の部位依存的制御による異方性/等方性力学機能発現に関する論文が"Crystals"にオープンアクセスとして掲載されました。

Naoko Ikeo#, *, Hidetsugu Fukuda#, Aira Matsugaki*, Toru Inoue, Ai Serizawa, Tadaaki Matsuzaka, Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Ozkan Gokcekaya, Takayoshi Nakano*:
3D puzzle in cube pattern for anisotropic/isotropic mechanical control of structure fabricated by metal additive manufacturing,
Crystals, 11(8), (2021), 11(8), 959; 1-10.
https://doi.org/10.3390/cryst11080959.
#: These authors contributed equally to this work.
*: Corresponding author

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Abstract
Metal additive manufacturing is a powerful tool for providing the desired functional performance through a three-dimensional (3D) structural design. Among the material functions, anisotropic mechanical properties are indispensable for enabling the capabilities of structural materials for living tissues. For biomedical materials to replace bone function, it is necessary to provide an anisotropic mechanical property that mimics that of bones. For desired control of the mechanical performance of the materials, we propose a novel 3D puzzle structure with cube-shaped parts comprising 27 (3 × 3 × 3) unit compartments. We designed and fabricated a Co–Cr–Mo composite structure through spatial control of the positional arrangement of powder/solid parts using the laser powder bed fusion (L-PBF) method. The mechanical function of the fabricated structure can be predicted using the rule of mixtures based on the arrangement pattern of each part. The solid parts in the cubic structure were obtained by melting and solidifying the metal powder with a laser, while the powder parts were obtained through the remaining nonmelted powders inside the structure. This is the first report to achieve an innovative material design that can provide an anisotropic Young’s modulus by arranging the powder and solid parts using additive manufacturing technology.

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医薬経済オンラインにUNIOS PLスペーサーを開発した一人である中野先生が取り上げられています。

「異方性を利用して良好な骨再生 医工連携の実践者㊿ 中野貴由 大阪大学教授」、
医薬経済、2021年8月15日号、(2021)、pp.22-24.
https://iyakukeizai.com/

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Additive Manufacturing誌(IF=11)にβ型チタン合金におけるレーザビームと電子ビームでの表面残留応力と相安定性の違いに関する論文が受理され、オープンアクセスとして掲載される予定です。

Aya Takase*, Takuya Ishimoto, Ryoya Suganuma, Takayoshi Nakano*:
Surface residual stress and phase stability in unstable β-type Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy manufactured by laser and electron beam powder bed fusion technologies,
Additive Manufacturing, (2021), in press.

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レーザ積層造形法による形状の部位依存的制御による異方性/等方性力学機能発現に関する論文が"Crystals"に受理されました。

Naoko Ikeo#, *1, Hidetsugu Fukuda#, Aira Matsugaki*2, Toru Inoue, Ai Seizawa, Tadaaki Matsuzaka, Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Ozkan Gokcekaya, Takayoshi Nakano*1:
3D puzzle in cube pattern for anisotropic/isotropic mechanical control of structure fabricated by metal additive manufacturing,
Crystals, (2021), in press.
#: These authors contributed equally to this work.
*1: Corresponding author
*2: Submitting and Corresponding author

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Calcified Tissue Internationalに「Authors' Response to Letter from Professor Birkedal」が掲載されました。

Takuya Ishimoto, Hiroshi Kamioka, Takayoshi Nakano:
Authors’ Response to Letter from Professor Birkedal,
Calcified Tissue International, (2021), online.

論文はこちらから

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運動を支える骨の科学の連載で「骨の微細構造と力学機能」が杏林書院出版の「体育の科学」8月号に掲載されました。

中野貴由:
骨の微細構造と力学機能、連載 運動を支える骨の科学-2,
体育の科学, 杏林書院, 71 [8], (2021), pp. 579-586
http://shop.kyorin-shoin.co.jp/shopbrand/taiiku/

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中野研の金属3Dプリンティングに関する解説が、学会誌「溶射」に掲載されました。

中野貴由、石本卓也、小笹良輔、松垣あいら:
デジタル時代における金属積層造形による組織制御と機能発現,
溶射, 58 [3], (2021), pp. 121-128.
PDFこちら

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Materials Transactions誌に金属AM中にガス雰囲気のスパッタリングへの効果に関する知見がオープンアクセスとして掲載されました。

Hiroki Amano, Yusuke Yamaguchi, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano*:
Reduction of Spatter Generation Using Atmospheric Gas in Laser Powder Bed Fusion of Ti–6Al–4V,
Materials Transactions, 62, (2021), 1225-1230.
https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2021059

論文はこちらから

Abstract
Laser powder bed fusion (LPBF), a typical additive manufacturing (AM) process, is a promising approach that enables high-accuracy manufacturing of arbitrary structures; therefore, it has been utilized in the aerospace and medical fields. However, several unexplained phenomena significantly affect the quality of fabricated components. In particular, it has been reported that the generation of spatters adversely affects the stability of fabrication process and degrades the performance of the fabricated components. To realize high-quality components, it is essential to suppress the generation of spatters. Thus far, the suppression of spatter generation has been attempted based on the process parameters; however, this has not been adequately discussed in terms of the fabrication atmosphere. Therefore, in this study, we focused on the fabrication atmosphere and investigated spatter generation using gas with different physical properties rather than conventionally used argon. It was observed that the spatter generation during the fabrication of the Ti–6Al–4V alloy could be significantly suppressed by changing the atmospheric gas, even under constant LPBF process parameters. We proved that the fabrication atmosphere is an important factor to be considered, apart from the process parameters, in AM technology.

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CTIに先日掲載の "Quantitative evaluation of osteocyte morphology and bone anisotropic extracellular matrix in rat femur"へのProf. Birkedalのコメントに対する再度のコメントがCTIへの掲載が受理されました。

Takuya Ishimoto, Hiroshi Kamioka, Takayoshi Nakano*,
Response to Letter from Prof. Birkedal,
Calcified Tissue International, (2021), in press

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中野先生が経済産業省の勉強会で講演しました。

中野貴由:3Dプリンティング×原子レベル組織制御
2021年7月29日(木)12:00~13:30 @WEB

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昨年度に引き続き,中野研の3月末で博士課程前期課程を修了した6名全員が奨学金の半額免除と快挙を遂げました。

昨年度に引き続き(昨年度も全員第一種奨学金免除)、中野研の3月末で博士課程前期課程を修了した6名全員(伊藤君、菅沼君、竹花君、藤當君、中野さん、中村君)が奨学金の半額免除と快挙を遂げました。免除は全奨学生の10%強程度ですので、中野研の学生さんの優秀さと頑張りがいつものごとく評価されました。後輩の皆さんも引き続きましょう!

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中野先生が会長を務める日本金属学会と米国金属学会(ASM international)の提携開始に関する記事が、科学新聞に掲載されました。

日本金属学会(会長:中野貴由)と米国金属学会(ASM international)の提携開始に関する記事が、科学新聞に掲載されました。
「日本金属学会が米国金属学会と提携」(科学新聞、2021年7月23日)

210723_科学新聞.jpg

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電子ビーム積層造形によるステンレス鋼の組織制御に関する研究がCrystalsにオープンアクセスとして掲載されました。

Yuichiro Miyata, Masayuki Okugawa*, Yuichiro Koizumi*, Takayoshi Nakano:
Inverse columnar-equiaxed transition in 304 and 316L stainless steels melt by electron-beam for additive manufacturing,
Crystals, 11 (8), (2021), 856: 1-13.
https://doi.org/10.3390/cryst11080856

論文はこちらから

Abstract
According to Hunt’s columnar-to-equiaxed transition (CET) criterion, which is generally accepted, a high-temperature gradient (G) in the solidification front is preferable to a low G for forming columnar grains. Here, we report the opposite tendency found in the solidification microstructure of stainless steels partially melted by scanning electron beam for powder bed fusion (PBF)-type additive manufacturing. Equiaxed grains were observed more frequently in the region of high G rather than in the region of low G, contrary to the trend of the CET criterion. Computational thermal-fluid dynamics (CtFD) simulation has revealed that the fluid velocity is significantly higher in the case of smaller melt regions. The G on the solidification front of a small melt pool tends to be high, but at the same, the temperature gradient along the melt pool surface also tends to be high. The high melt surface temperature gradient can enhance Marangoni flow, which can apparently reverse the trend of equiaxed grain formation.

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Acta Materialia誌、Scripta Materialia誌のMost Downloaded Articlesに、中野研の論文がランクインしています!

Acta Materialia誌、Scripta Materialia誌のMost Downloaded Articlesに、中野研の論文がランクインしています!

O. Gokcekaya, T. Ishimoto, S. Hibino, J. Yasutomi, T. Narushima, T. Nakano
Unique crystallographic texture formation in Inconel 718 by laser powder bed fusion and its effect on mechanical anisotropy
Acta Materialia 212 (2021) 116876.

A. Takase, T. Ishimoto, R. Suganuma, T. Nakano
Lattice distortion in selective laser melting (SLM)-manufactured unstable β-type Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy analyzed by high-precision X-ray diffractometry
Scripta Materialia 201 (2021) 113953.

T. Ishimoto, R. Ozasa, K. Nakano, M. Weinmann, C. Schnitter, M. Stenzel, A. Matsugaki, T. Nagase, T. Matsuzaka, M. Todai, H.S. Kim, T. Nakano
Development of TiNbTaZrMo bio-high entropy alloy (BioHEA) super-solid solution by selective laser melting, and its improved mechanical property and biocompatibility
Scripta Materialia 194 (2021) 113658.

https://www.journals.elsevier.com/acta-materialia/most-downloaded-articles
https://www.journals.elsevier.com/scripta-materialia/most-downloaded-articles

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小泉研との電子ビーム積層造形によるステンレス鋼の組織制御に関する研究がCrystalsに受理され、オープンアクセスとして掲載される予定です。

Yuichiro Miyata, Masayuki Okugawa, Yuichiro Koizumi*, Takayoshi Nakano:
Inverse columnar-equiaxed transition in 304 and 316L stainless steels melt by electron-beam for additive manufacturing,
Crystals, (2021), in press.

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令和3年度卒業アルバムの集合写真撮影を行いました。

令和3年度卒業アルバムの集合写真撮影を行いました。

※写真撮影時のみマスクを外しています

卒業アルバム2022卒.jpg

 

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AMセンターで金属3Dプリンティングにより作製した東京スカイツリー模型と共同研究を行っている帝人ナカシマメディカルの人工関節が、 内閣府と国立研究開発法人海洋研究開発機構による共同主催の「Society 5.0科学博」(7月15日-9月5日開催 @東京スカイツリータウンⓇ)で展示されています。

AMセンターで作製した東京スカイツリー模型と共同研究を行っている帝人ナカシマメディカルの人工関節が、「Society 5.0科学博」(7月15日-9月5日 @東京スカイツリータウン)で展示されています。
いずれも金属3Dプリンティングにより作製しています。

3Dプリンタ.jpg

 

3Dプリンティングで作製した東京スカイツリー模型(1/500倍、約1.3m)の展示の様子

人工関節.jpg

3Dプリンティングで作製した人工関節

「Society 5.0科学博」のHPはこちら。入場料は無料です。

 


 

 

 

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科学研究費助成事業 挑戦的研究(開拓)に採択されました。

挑戦的研究(開拓)「骨機能化のための4D配向化骨臓器の創製」
研究代表者:松垣あいら、
分担者:石本卓也
2021年度~2024年度、総額25,870,000円(直接経費総額:19,900,000円)

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β相を含むTiAl合金の電子ビーム積層造形(EBPBF)によるセル析出により引張特性の改善に関する論文が"Crystals"誌にオープンアクセス論文として掲載されました。

Ken Cho, Hirotaka Odo, Keisuke Okamoto, Hiroyuki Y. Yasuda*, Hirotoyo Nakashima, Masao Takeyama, Takayoshi Nakano:
Improving the tensile properties of additively manufactured β-containing TiAl alloys via microstructure control focusing on cellular precipitation reaction,
Crystals, 11 (7), (2021), 809; 1-13.
https://doi.org/10.3390/cryst11070809 (registering DOI)

論文はこちらから

Abstract
The effect of a two-step heat treatment on the microstructure and high-temperature tensile properties of β-containing Ti-44Al-4Cr (at%) alloys fabricated by electron beam powder bed fusion were examined by focusing on the morphology of α2/γ lamellar grains and β/γ cells precipitated at the lamellar grain boundaries by a cellular precipitation reaction. The alloys subjected to the first heat treatment step at 1573 K in the α + β two-phase region exhibit a non-equilibrium microstructure consisting of the α2/γ lamellar grains with a fine lamellar spacing and a β/γ duplex structure located at the grain boundaries. In the second step of heat treatment, i.e., aging at 1273 K in the β + γ two-phase region, the β/γ cells are discontinuously precipitated from the lamellar grain boundaries due to excess Cr supersaturation in the lamellae. The volume fraction of the cells and lamellar spacing increase with increasing aging time and affect the tensile properties of the alloys. The aged alloys exhibit higher strength and comparable elongation at 1023 K when compared to the as-built alloys. The strength of these alloys is strongly dependent on the volume fraction and lamellar spacing of the α2/γ lamellae. In addition, the morphology of the β/γ cells. is also an important factor controlling the fracture mode and ductility of these alloys.

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β相を含むTiAl合金の電子ビーム積層造形(EBPBF)によるセル析出により引張特性の改善に関する論文が"Crystals"誌に受理され、オープンアクセスとして掲載される予定です。

Ken Cho, Hirotaka Odo, Keisuke Okamoto, Hiroyuki Y. Yasuda*, Hirotoyo Nakashima, Masao Takeyama, Takayoshi Nakano:
Improving the tensile properties of additively manufactured β-containing TiAl alloys via microstructure control focusing on cellular precipitation reaction,
Crystals, (2021), in press.

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「スマートプロセス学会誌」7月号に中野研関連解説・論文が掲載されました。

「スマートプロセス学会誌」7月号に中野研関連の論文と解説が掲載されました。

論文

天野宏紀、山口祐典、石本卓也、中野貴由:
レーザ粉末床溶融法における雰囲気ガスがオーステナイト系ステンレス鋼316Lの造形体組織に与える影響、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 230-234

高瀬文、石本卓也、中野貴由:
レーザ粉末床溶融結合法により作製したTi-15Mo-5Zr-3Al合金試料における残留応力とスキャンストラテジーの関係、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 235-239

渡邊稜太、高橋広幸、上向井徹、小粥康充、松垣あいら、中野貴由:
Ti-6Al-4V積層造形体表面上へのナノアパタイトコーティングによる生体活性能の改善、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 251-255

松垣あいら*、中村郁仁、竹花諒、藤當翼、福島涼、松坂匡晃、小笹良輔、石本卓也、宮部さやか、中野貴由:
金属3Dプリンティングによる表面構造制御とそれに基づく幹細胞制御 (Control of stem cell fate and function by engineered surface topography using metal additive manufacturing technology),
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 261-264

小笹良輔、Gupta Mridul、石本卓也、松垣あいら、久世哲嗣、柳谷彰彦、上田正人、池尾直子、中野貴由:
レーザ粉末床溶融結合法による導電性材料としての銅合金の造形、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 265-269

奥川将行、宮田雄一朗、王雷、能勢和史、小泉雄一郎、中野貴由:
付加製造用電子ビーム照射による316Lステンレス鋼の溶融・凝固挙動、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 208-213

趙 研*、川端はじめ、尾堂裕隆、林竜弘、安田弘行*、竹山雅夫、中野貴由:
電子ビーム積層造形法によるβ相含有γ-TiAl合金の健全造形と組織制御、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 240-245

池尾直子、中野貴由、向井敏司:
電子ビーム粉末床溶融法によるTi-6Al-4V合金製三次元多孔質構造体の創製と微細組織制御、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 246-250

解説

中野貴由、小泉雄一郎:
【巻頭言】金属3Dプリンティングとその関連研究・技術の最前線、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 130

小笹良輔、石本卓也、松垣あいら、中野貴由:
Additive Manufacturing の歩みとレーザビーム粉末床溶融結合法の基礎,
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 131-136

小泉雄一郎、中野貴由:
大阪大学大学院工学研究科附属異方性カスタム設計・金属AM(3Dプリンタ)研究開発センターでの研究・教育、
スマートプロセス学会誌, 10, [4], 192-201

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Crystals誌に、金属3Dプリンティング(L-PBF・EB-PBF)で作製したTi-6Al-4Vの結晶学的特徴と残留応力の定量的比較に関する研究がオープンアクセス論文として掲載されました。

Aya Takase*, Takuya Ishimoto, Naotaka Morita, Naoko Ikeo, Takayoshi Nakano*
Comparison of phase characteristics and residual stresses in Ti-6Al-4V alloy manufactured by laser powder bed fusion (L-PBF) and electron beam powder bed fusion (EB-PBF) techniques.
Crystals, 11(7), (2021), 796; 1-17.
https://doi.org/10.3390/cryst11070796
*: Corresponding author

論文はこちらから

Abstract
Ti-6Al-4V alloy fabricated by laser powder bed fusion (L-PBF) and electron beam powder bed fusion (EB-PBF) techniques have been studied for applications ranging from medicine to aviation. The fabrication technique is often selected based on the part size and fabrication speed, while less attention is paid to the differences in the physicochemical properties. Especially, the relationship between the evolution of α, α’, and β phases in as-grown parts and the fabrication techniques is unclear. This work systematically and quantitatively investigates how L-PBF and EB-PBF and their process parameters affect the phase evolution of Ti-6Al-4V and residual stresses in the final parts. This is the first report demonstrating the correlations among measured parameters, indicating the lattice strain reduces, and c/a increases, shifting from an α’ to α+β or α structure as the crystallite size of the α or α’ phase increases. The experimental results combined with heat-transfer simulation indicate the cooling rate near the β transus temperature dictates the resulting phase characteristics, whereas the residual stress depends on the cooling rate immediately below the solidification temperature. This study provides new insights into the previously unknown differences in the α, α’, and β phase evolution between L-PBF and EB-PBF and their process parameters.

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中野先生がMRS-Sで招待講演をしました。

Takayoshi Nakano: Crystallographic Texture Formation by Metal Additive Manufacturing
Symposium O: Materials for Additive Manufacturing at the MRS-Singapore MH21 conference, MRS-S, 2021.7.6~7.9

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東北大成島研との共同研究のCO-Cr-W-Ni系ステント用合金のMn添加による特性向上に関する研究がMetallurgical and Materials Transactions Aにオープンアクセスとして掲載されました。

Soh Yanagihara*, Kosuke Ueki, Kyosuke Ueda , Masaaki Nakai, Takayoshi Nakano, Takayuki Narushima:
Development of low-yield stress Co-Cr-W-Ni alloy by adding 6mass% Mn for balloon-expandable stents,
Metallurgical and Materials Transactions A, (2021), in press.
https://doi.org/10.1007/s11661-021-06374-7

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Abstract
This is the first report presenting the development of a Co–Cr–W–Ni–Mn alloy by adding 6 mass pct Mn to ASTM F90 Co–20Cr–15W–10Ni (CCWN, mass pct) alloy for use as balloon-expandable stents with an excellent balance of mechanical properties and corrosion resistance. The effects of Mn addition on the microstructures as well as the mechanical and corrosion properties were investigated after hot forging, solution treatment, swaging, and static recrystallization. The Mn-added alloy with a grain size of ~ 20 µm (recrystallization condition: 1523 K, 150 seconds) exhibited an ultimate tensile strength of 1131 MPa, 0.2 pct proof stress of 535 MPa, and plastic elongation of 66 pct. Additionally, it exhibited higher ductility and lower yield stress while maintaining high strength compared to the ASTM F90 CCWN alloy. The formation of intersecting stacking faults was suppressed by increasing the stacking fault energy (SFE) with Mn addition, resulting in a lower yield stress. The low-yield stress is effective in suppressing stent recoil. In addition, strain-induced martensitic transformation during plastic deformation was suppressed by increasing the SFE, thereby improving the ductility. The Mn-added alloys also exhibited good corrosion resistance, similar to the ASTM F90 CCWN alloy. Mn-added Co–Cr–W–Ni alloys are suitable for use as balloon-expandable stents.

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中野先生が第51回日本人工関節学会にてハイブリットで教育研修講演を行いました。

中野貴由:骨質指標としての骨基質配向性に基づくAdditive Manufacturingによるチタン系インプラントの開発
第51回日本人工関節学会 教育研修講演4
2021年7月7日(水)10:30 ~11:30
第4会場(パシフィコ横浜ノース 3階 (G303+304)

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東京歯科大との共同研究である歯科インプラント周囲での骨微細構造に関する論文が、International Journal of Implant Dentistryに受理されました。

Yuto Otsu, Satoru Matsunaga, Takehiro Furukawa, Kei Kitamura, Masaaki Kasahara, Shinichi Abe, Takayoshi Nakano, Takuya Ishimoto, Yasutomo Yajima:
Structural characteristics of the bone surrounding dental implants placed into the tail-suspended mice,
International Journal of Implant Dentistry, (2021), in press.

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Crystals誌に、金属3Dプリンティング(L-PBF・EB-PBF)で作製したTi-6Al-4Vの結晶学的特徴と残留応力の定量的比較に関する研究が受理され、オープンアクセス論文として掲載される予定です。

Aya Takase*, Takuya Ishimoto, Naotaka Morita, Naoko Ikeo, Takayoshi Nakano*  
Comparison of phase characteristics and residual stresses in Ti-6Al-4V alloy manufactured by laser powder bed fusion (L-PBF) and electron beam powder bed fusion (EB-PBF) techniques
Crystals, (2021), in press.
*: Corresponding author

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第41回骨形態計測学会に参加しました。

第41回骨形態計測学会に参加しました。
久しぶりにみんなで学会に参加しています。
撮影時のみマスクを外して撮影しました。

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記念撮影(乳原先生(左から3番目)とともに)


 

 

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M2の福島涼君が、第41回日本骨形態計測学会 若手研究者賞を受賞しました。表彰式は第41回日本骨形態計測学会の会期中(7月1日~7月3日)の7月3日(土)13:00~13:30に行われました。

福島涼(共同研究者:石本卓也、松垣あいら、中野貴由):
骨微細構造と力学機能に対するマグネシウムの重要性、
第41回日本骨形態計測学会若手研究者賞、日本骨形態計測学会、2021年7月3日

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受賞式の様子(会長の乳原先生とともに)

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右から4番目が会長乳原先生(虎の門病院)、3番目が理事長曽根先生(川崎医大)、2番目が伊東先生(評議員(元会長・理事))です。

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Scripta Materialia誌に金属3Dプリンティングで形成される結晶配向性の結晶学的対称性との相関に関する新しい知見についての研究がオープンアクセス論文として掲載されました。

Koji Hagihara#, Takuya Ishimoto#, Masahiro Suzuki, Ryosuke Ozasa, Aira Matsugaki, Pan Wang, Takayoshi Nakano∗
Factor which governs the feature of texture developed during additive manufacturing; clarified from the study on hexagonal C40-NbSi2, Scripta Materialia, 203, (2021), 114111; 1-6.
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114111
#: The authors equally contributed to this study.
*: Corresponding author

論文はこちらから

Abstract
C40-NbSi2 with a hexagonal unit cell is focused as a high-temperature structural material. We first at- tempted the fabrication of the bulk C40-NbSi2 products via selective laser melting (SLM) in additive manufacturing (AM) process. Strong crystallographic texture control wherein <0001> was parallel to the building direction, i.e. development of the so-called basal fiber texture, was achieved in this study. The texture developed in products does not largely vary by changing the scanning strategy, unlike the textures of C11b -MoSi2 with a tetragonal unit cell and a β-Ti alloy with a cubic unit cell. A comparison of these results led us to the conclusion that crystal symmetry, i.e., the multiplicity of the preferential crystal growth direction, is one of the primary factors that governs the features of the textures developed in AM-built materials.

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Materials Transactions誌にCuを利用したTi合金の抗菌効果に関する論文が掲載されました。

Qiang Li, Jinshuai Yang, Junjie Li, Ran Zhang, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Takayoshi Nakano:
Antibacterial Cu-doped calcium phosphate coating on pure titanium,
Materials Transactions, 62 [7], (2021), 1052-1055.
http://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2021005

論文はこちらから

Abstract
Cu-doped amorphous calcium phosphate (ACP) coatings were fabricated on the surface of pure titanium (Ti) by electrochemical deposition at initial electrolyte temperatures of 35, 45, and 55 °C. The antibacterial activities of the coatings were then evaluated by the plate counting method using Escherichia coli as the indicator. The Cu concentrations on the surfaces of samples are increased from 6.90 to 15.05 mass% as initial electrolyte temperature is increased from 35 to 55 °C. The Cu-doped ACP coatings show that they can fully inhibit the growth of E. coli.

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東北大成島研との共同研究のCO-Cr-W-Ni系ステント用合金のMn添加による特性向上に関する研究がMetallurgical and Materials Transactions Aに受理され、オープンアクセスとして掲載される予定です。

Soh Yanagihara, Kosuke Ueki, Kyosuke Ueda , Masaaki Nakai, Takayoshi Nakano, Takayuki Narushima,
Development of low-yield stress Co-Cr-W-Ni alloy by adding 6mass% Mn for balloon-expandable stents,
Metallurgical and Materials Transactions A, (2021), in press.

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M2の福島涼君が、第41回日本骨形態計測学会 若手研究者賞に内定しました。表彰式は第41回日本骨形態計測学会の会期中(7月1日~7月3日)の7月3日(土)13:00~13:30に行われます。

福島涼(共同研究者:石本卓也、松垣あいら、中野貴由):
骨微細構造と力学機能に対するマグネシウムの重要性、
第41回日本骨形態計測学会若手研究者賞、日本骨形態計測学会、2021年7月3日

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日本経済新聞(中国地方経済面)に中野研が開発に深く関わった骨配向化誘導を可能とする脊椎ケージ(帝人ナカシマメディカルから製造・販売)に関する記事が掲載されました。日経電子版にも掲載されています。

帝人ナカシマメディカル、脊椎再生促す微細構造、治療用小型デバイス開発、加工技術生かし業容拡大:
日本経済新聞(中国地方経済面)、2021年6月24日

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Scripta Materialiaにシリサイドをモデルにした金属3Dプリンティング(LBPBF)での結晶対称性による結晶配向性に関する研究が受理され、オープンアクセス論文として掲載される予定です。

Koji Hagihara#, Takuya Ishimoto#, Masahiro Suzuki, Ryosuke Ozasa, Aira Matsugaki, Pan Wang, Takayoshi Nakano*
Factor which governs the feature of texture developed during additive manufacturing; clarified from the study on hexagonal C40-NbSi2
Scripta Materialia, (2021), in press.

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日本チタン学会と日本チタン協会共催の教育講演に関する記事が、日刊産業新聞に掲載されました。

日本チタン学会と日本チタン協会共催で6月18日(金)に行われた教育講演に関する記事が日刊産業新聞に掲載されました。

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中野研の金属3Dプリンティングに関する解説が、「BIO Clinica」の7月号に出版されました。

小笹良輔、石本卓也、松垣あいら、中野貴由:
DX時代の金属3Dプリンティングによるカスタムメイド骨インプラント、
BIO Clinica、7月号, 36 [7], (2021), PP674-680 (PP66-72).

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電子ビーム金属3Dプリンティングにより造形されたβ相を含むγ-TiAl金属間化合物に関する特異な組織と力学研究に関する研究が、Additive Manufacturing誌にオープンアクセスで掲載されました。

Ken Cho, Hajime Kawabata, Tatsuhiro Hayashi, Hiroyuki Y. Yasuda*, Hirotoyo Nakashima, Masao Takeyama, Takayoshi Nakano:
Peculiar microstructural evolution and tensile properties of β-containing γ-TiAl alloys fabricated by electron beam melting,
Additive Manufacturing, 46, (2021), 102091; 1-12.
https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102091

論文はこちらから

ABSTRACT
The microstructure and tensile properties of β-containing Ti-44Al-4Cr alloy rods additively manufactured by electron beam melting (EBM) process were examined as a function of input energy density determined by the processing parameters. To the best of our knowledge, this is the first report to demonstrate that two types of fine microstructures have been obtained in the β-containing γ-TiAl alloys by varying the energy density during the EBM process. A uniform α2/β/γ mixed structure containing an α2/γ lamellar region and a β/γ dual-phase region is formed at high energy density conditions. On the other hand, a lower energy density leads to the formation of a peculiar layered microstructure perpendicular to the building direction, consisting of a ultrafine α2/γ lamellar grain layer and a α2/β/γ mixed structure layer. The difference in the microstructures originates from the difference in the solidification microstructure and the temperature distribution from the melt pool, which are dependent on the energy density. Furthermore, it was found that the strength of the alloys is closely related to the volume fractions of the β phase and the ultrafine α2/γ lamellar grains which originates from the massive α grains formed by rapid cooling under low energy density conditions. The alloys with high amounts of these peculiar microstructures exhibit high strength comparable to and higher than the conventional β-containing γ-TiAl at room temperature and 1023 K, respectively.

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配向性コラーゲン足場材料によってヒトiPSC-骨芽細胞の配向性が接着班を通じて強く配向化される現象を報告した論文がInternational Journal of Molecular Sciences(IF=4.556)にオープンアクセスとして掲載されました。

Ryosuke Ozasa#, Aira Matsugaki#, Tadaaki Matsuzaka, Takuya Ishimoto, Yun Hui-suk, Takayoshi Nakano*:
Superior alignment of human iPSC-osteoblasts associated with focal adhesion formation stimulated by oriented collagen scaffold,
International Journal of Molecular Sciences, 22, (2021), 6232; 1-11.
https://doi.org/10.3390/ijms22126232
#These authors contributed equally to this work.
*Corresponding author

論文はこちらから

Abstract:
Human-induced pluripotent stem cells (hiPSCs) can be applied in patient-specific cell therapy to regenerate lost tissue or organ function. Anisotropic control of the structural organization in the newly generated bone matrix is pivotal for functional reconstruction during bone tissue regeneration. Recently, we revealed that hiPSC-derived osteoblasts (hiPSC-Obs) exhibit preferential alignment and organize in highly ordered bone matrices along a bone-mimetic collagen scaffold, indicating their critical role in regulating the unidirectional cellular arrangement, as well as the structural organization of regenerated bone tissue. However, it remains unclear how hiPSCs exhibit the cell properties required for oriented tissue construction. The present study aimed to characterize the properties of hiPSCs-Obs and those of their focal adhesions (FAs), which mediate the structural relationship between cells and the matrix. Our in vitro anisotropic cell culture system revealed the superior adhesion behavior of hiPSC-Obs, which exhibited accelerated cell proliferation and better cell alignment along the collagen axis compared to normal human osteoblasts. Notably, the oriented collagen scaffold stimulated FA formation along the scaffold collagen orientation. This is the first report of the superior cell adhesion behavior of hiPSC-Obs associated with the promotion of FA assembly along an anisotropic scaffold. These findings suggest a promising role for hiPSCs in enabling anisotropic bone microstructural regeneration.

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日本金属学会秋賞の受賞が内定し、中野研からは3件の受賞となりました。

〇松垣あいら:第18回村上奨励賞、
(公社)日本金属学会、2021年9月14日

〇永瀬丈嗣、當代光陽、中野貴由:第69回論文賞、
Development of Co-Cr-Mo-Fe-Mn-W and Co-Cr-Mo-Fe-Mn-W-Ag High-Entropy Alloys Based on Co-Cr-Mo Alloysに対して、
(公社)日本金属学会、2021年9月14日

〇松垣あいら、中野貴由:第11回まてりあ賞、
「細胞および骨基質の配向化機序に基づく骨機能化誘導」に対して
(公社)日本金属学会、2021年9月14日

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日刊工業新聞の21面に、レーザ積層造形による生体用ハイエントロピー合金の強度・生体親和性向上に関する記事が掲載されました。文部科学省・科学研究費補助金「基盤研究(S)」の成果です。

「ハイエントロピー合金 高い強度・生体親和性 レーザー積層活用 阪大」
日刊工業新聞、2021年6月8日、21面(科学技術・大学)
レーザー積層造形法によって初めて実現される極めて高い冷却速度を活用した生体用ハイエントロピー(多元系)合金の強制固溶体形成と、それにともなう力学的・生物学的機能向上について紹介されています。

電子版はこちら

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Crystals誌(MDPI)にAgを添加した欠損アパタイトの抗菌性と骨芽細胞の接着性に関する論文がオープンアクセスとして掲載されました。

Ozkan Gokcekaya, Celaletdin Ergun*, Thomas J. Webster, Abdurrahman Bahadir, Kyosuke Ueda, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano:
Effect of precursor deficiency induced Ca/P ratio on antibacterial and osteoblast adhesion properties of Ag-incorporated hydroxyapatite: Reducing Ag toxicity,
Materials, 14, (2021), 3158; 1-18.
https://doi.org/10.3390/ma14123158
*: Corresponding author

論文はこちらから

Abstract: Ag-containing hydroxyapatite (HA) can reduce risks associated with bacterial infections which may eventually require additional surgical operations to retrieve a failed implant. The biological properties of HA in such applications are strongly affected by its composition in terms of dopants as well as Ca/P stoichiometry, which can be easily controlled by altering processing parameters, such as precursor concentrations. The objective of this in vitro study was to understand the effect of variations in HA precursor solutions on antibacterial properties against Escherichia coli (E. coli) and for promoting osteoblast (bone-forming cell) adhesion on Ag incorporated HA (AgHA) which has not yet been investigated. For this, two groups of AgHAs were synthesized via a precipitation method by adjusting precursor reactants with a stoichiometric value of 1.67, being either (Ca + Ag)/P (Ca-deficient) or Ca/(P + Ag) (P-deficient), and were characterized by XRD, FTIR, and SEM1EDS. Results showed that Ag+ incorporated into the Ca2+ sites was associated with a corresponding OH− vacancy. Additional incorporation of CO32− into PO43− sites occurred specifically for the P-deficient AgHAs. While antibacterial properties increased, osteoblast adhesion decreased with increasing Ag content for the Ca-deficient AgHAs, as anticipated. In contrast, significant antibacterial properties with good osteoblast behavior were observed on the P-deficient AgHAs even with a lower Ag content, owing to carbonated HA. Thus, this showed that by synthesizing AgHA using P-deficient precursors with carbonate substitution, one can keep the antibacterial properties of Ag in HA while reducing its toxic effect on osteoblasts.

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配向性コラーゲン足場材料によってヒトiPSC-骨芽細胞の配向性が接着班を通じて強く配向化される現象を報告した論文がInternational Journal of Molecular Sciencesに受理され、オープンアクセスとして掲載予定です。

Ryosuke Ozasa#, Aira Matsugaki#, Tadaaki Matsuzaka, Takuya Ishimoto, Yun Hui-suk, Takayoshi Nakano*:
Superior alignment of human iPSC-osteoblasts associated with focal adhesion formation stimulated by oriented collagen scaffold,
International Journal of Molecular Sciences, (2021), in press.
#These authors contributed equally to this work.
*Corresponding author

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中野研が事務局を務める日本チタン学会の教育講座に関する案内が日刊工業新聞朝刊に掲載されました。

基礎・応用教育オンライン講演 (日刊工業新聞、2021年6月7日、朝刊、17面、(科学技術))

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中野先生が(一社)粉体粉末冶金協会研究功績賞を受賞しました。授賞式はオンラインで行われました。

中野貴由:
金属三次元積層造形をはじめとする粉体粉末冶金学を基軸にした異方性材料組織制御に関する研究開発、
(一社)粉体粉末冶金協会研究功績賞、2021年6月3日、(一社)粉体粉末冶金協会

粉体粉末冶金協会研究功績賞2-210603.jpgのサムネイル画像

オンライン授賞式の様子

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Crystals誌(MDPI)にAgを添加した欠損アパタイトの抗菌性と骨芽細胞の接着性に関する論文が受理され、オープンアクセスとして掲載予定です。

Ozkan Gokcekaya, Celaletdin Ergun*, Thomas J. Webster, Abdurrahman Bahadir, Kyosuke Ueda, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano:
Effect of precursor deficiency induced Ca/P ratio on antibacterial and osteoblast adhesion properties of Ag-incorporated hydroxyapatite: Reducing Ag toxicity,
Materials, (2021), in press.
*: Corresponding author

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「まてりあ(6月号)」に中野先生の公益社団法人 日本金属学会 第70代会長就任のご挨拶が掲載されました。2021年4月23日に就任し、任期は2年間です。

中野貴由:
会長就任のご挨拶,
まてりあ, 60 [6], (2021), pp.333-334.

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HPでの閲覧はこちらから

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中野研が中心的に開発に携わった脊椎固定用デバイス「UNIOS(ユニオス)PLスペーサー」がPMDA承認(2021年4月9日)、保険収載(2021年6月1日)され、帝人ナカシマメディカル(株)より販売予定です。

◎開発した脊椎固定用デバイスについて(帝人(株)資料の一部抜粋)

(1)本デバイスは、椎体骨とのより良い癒合と早期の固定を得るため、椎体骨との接触面に3Dプリンタによる金属加工技術(三次元金属積層造形法)を用いた特殊な微細構造をデザインしているのが徴です。これにより、デバイスの表面および内部での骨形成と同時に骨配向化が誘導(*1)されるため、自家骨を粉砕してケージ内に充填するなどの処置を行わずに優れた骨癒合を得ることが期待できます。

(2)最大の特徴である微細構造は、大阪大学大学院工学研究科の中野貴由教授が提唱する「骨組織の配向性に着目した骨質評価指標(骨健全性指標)」(*2)に基づき、骨配向化の誘導を実現する三次元構造として設計されました。また、北海道医療センターの統括診療部長である伊東学先生による臨床学的知見に基づくアドバイスのもと、動物実験を含む非臨床試験による有効性評価データの蓄積やデザインの改良を積み重ね、「UNIOS PLスペーサー」の製品化に至りました。

(*1)健常な骨組織を構成するコラーゲンおよびハイドロキシアパタイトは、荷重などに対して力学的機能を最大限に発揮できるよう特定の方向に配列されている(骨組織の配向性)。この構造を誘導することで健常な骨の構造を再現し、力学的な機能を高めることが期待できる。
(*2)骨組織の配向性を評価することで骨組織の健全性の指標とする考え方。大阪大学の中野教授らが、骨密度評価と並ぶ骨質の評価手法の一つとして提唱している。

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電子ビーム金属3Dプリンティングにより造形されたβ相を含むγ-TiAl金属間化合物に関する特異な組織と力学研究に関する研究が、Additive Manufacturing誌に受理され、オープンアクセスとして掲載される予定です。

Ken Cho, Hajime Kawabata, Tatsuhiro Hayashi, Hiroyuki Y. Yasuda*, Hirotoyo Nakashima, Masao Takeyama, Takayoshi Nakano:
Peculiar microstructural evolution and tensile properties of β-containing γ-TiAl alloys fabricated by electron beam melting,
Additive Manufacturing, (2021), in press.

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Additive Manufacturing誌(Elsevier)にステンレス鋼(SUS316L)の金属3Dプリンティングによる耐腐食性の向上は組織やそれに関連する粒界周囲の転位密度に影響を受けないことを示した論文がオープンアクセス論文として掲載されました。

Yusuke Tsutumi*, Takuya Ishimoto, Tastuya Oishi, Tomoyo Manaka, Peng Chen, Maki Ashida, Kotaro Doi, Hideki Katayama, Takao Hanawa, Takayoshi Nakano*:
Crystallographic texture- and grain boundary density-independent improvement of corrosion resistance in austenitic 316L stainless steel fabricated via laser powder bed fusion,
Additive manufacturing, (2021), 45, 102066; 1-9.
https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102066
*: Corresponding author

論文はこちらから

Abstract
Improvement of corrosion resistance of austenitic 316 L stainless steel via laser powder bed fusion (LPBF) is currently a prominent research topic; however, the effects of crystallographic texture and the related grain boundary density on the corrosion resistance of LPBF-fabricated parts have not been elucidated. For biomedical applications, crystallographic texture control from a single crystalline-like to randomly oriented polycrystalline microstructure is highly attractive for optimizing the mechanical properties (particularly the Young’s modulus) of implants. An investigation of the impacts of crystallographic planes and grain boundaries exposed to the biological environment on corrosion behavior is necessary. 316 L stainless steels with different crystallographic textures and grain boundary densities were successfully fabricated via LPBF. The corrosion resistances of the LPBF-fabricated specimens were comprehensively assessed by anodic polarization, dissolution, and crevice corrosion repassivation tests. The LPBF-fabricated specimens showed extremely high pitting potentials in the physiological saline compared with the commercially available counterparts, and importantly, excellent pitting corrosion resistance was observed irrespective of the crystallographic planes and grain boundary density exposed. Moreover, the LPBF-fabricated specimens did not show metastable pitting corrosion even in an accelerated test using an acid solution. The repassivation behavior of the specimens was not affected by LPBF. Such a drastic improvement in the corrosion resistances of the LPBF-fabricated specimens might be attributed to suppression of inclusion coarsening owing to the rapid cooling rate during solidification in LPBF. By using LPBF, the desired crystallographic texture can be introduced based on the desired mechanical properties without concern for corrosiveness.

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日本チタン学会と日本チタン協会共催の教育講演に関する告知記事が、日刊産業新聞に掲載されました。

日本チタン学会と日本チタン協会共催で6月18日(金)に行われる教育講演に関する告知記事が日刊産業新聞に掲載されました。
中野先生と石本先生は当学会の理事を務めています。

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阪大歯学研究科林美加子教授との共同研究の成果が、Dental Materials Journalにオープンアクセス論文として掲載されました。

Kyoko Yagi, Reo Uemura, Hiroko Yamamoto, Takuya Ishimoto, Katsuaki Naito, Shousaku Itoh, Yasuhiro Matsuda, Katsushi Okuyama, Takayoshi Nakano, Mikako Hayashi:
In-air micro-proton-induced X-ray/gamma-ray emission analysis of the acid resistance of root dentin after applying fluoride-containing materials incorporating calcium,
Dental Materials Journal, (2021), online.
https://doi.org/10.4012/dmj.2020-273

論文はこちらから
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Abstract
This study employed an in-air micro-proton-induced X-ray/gamma-ray emission system to assess the effectiveness of fluoride-containing materials (FCMs) incorporating calcium in preventing root caries. Dentin surfaces of human third molars were coated with one of three FCMs: fluoride-releasing glass-ionomer cement (F7) and experimental materials in which half (P1) or all (P2) of the strontium in F7 was replaced with calcium. Dentin without FCM coating served as the control. Specimens were immersed in saline at 37°C for 1 month, sectioned, and then demineralized. Calcium loss after demineralization was lower in the Ca-substituted groups than in the Ca-unsubstituted groups (p<0.05). Calcium loss was negatively correlated with fluoride uptake (p<0.01). In the F7, P1, and P2 groups, the retraction of the dentin surface was significantly suppressed as compared with the control group. FCMs incorporating calcium improved the acid resistance of root dentin and could help prevent root caries.

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Additive Manufacturing誌(Elsevier)にステンレス鋼(SUS316L)の金属3Dプリンティングによる耐腐食性の向上は組織やそれに関連する粒界周囲の転位密度に影響を受けないことを示した論文が受理され、オープンアクセス論文として掲載される予定です。

Yusuke Tsutumi*, Takuya Ishimoto, Tastuya Oishi, Tomoyo Manaka, Peng Chen, Maki Ashida, Kotaro Doi, Hideki Katayama, Takao Hanawa, Takayoshi Nakano*:
Crystallographic texture- and grain boundary density-independent improvement of corrosion resistance in austenitic 316L stainless steel fabricated via laser powder bed fusion,
Additive manufacturing, (2021), in press.
*: Corresponding author

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オステオサイトラクナの形状と配列が骨配向性を決定する要素であることを定量的に示した論文が、Calcified Tissue International誌にオープンアクセスとして掲載されました。岡山大上岡教授との共同研究です。

Takuya Ishimoto, Keita Kawahara, Aira Matsugaki, Hiroshi Kamioka, Takayoshi Nakano*:
Quantitative Evaluation of Osteocyte Morphology and Bone Anisotropic Extracellular Matrix in Rat Femur,
Calcified Tissue International, (2021), online.
https://doi.org/10.1007/s00223-021-00852-1

論文はこちらから
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Abstract
Osteocytes are believed to play a crucial role in mechanosensation and mechanotransduction which are important for maintenance of mechanical integrity of bone. Recent investigations have revealed that the preferential orientation of bone extracellular matrix (ECM) mainly composed of collagen fibers and apatite crystallites is one of the important determinants of bone mechanical integrity. However, the relationship between osteocytes and ECM orientation remains unclear. In this study, the association between ECM orientation and anisotropy in the osteocyte lacuno-canalicular system, which is thought to be optimized along with the mechanical stimuli, was investigated using male rat femur. The degree of ECM orientation along the femur longitudinal axis was significantly and positively correlated with the anisotropic features of the osteocyte lacunae and canaliculi. At the femur middiaphysis, there are the osteocytes with lacunae that highly aligned along the bone long axis (principal stress direction) and canaliculi that preferentially extended perpendicular to the bone long axis, and the highest degree of apatite c-axis orientation along the bone long axis was shown. Based on these data, we propose a model in which osteocytes can change their lacuno-canalicular architecture depending on the mechanical environment so that they can become more susceptible to mechanical stim

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中野研HPが32万件ヒットしました!!

中野研HPが32万件ヒットしました!!

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Journal of Materials and Performanceに論文が掲載されました。

Qiang Li*, Hao Sun, Junjie Li, Xufeng Yuan, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi*, Takayoshi Nakano:
Influence of Sintering Temperature on Mechanical Properties of Ti-Nb-Zr-Fe Alloys Prepared by Spark Plasma Sintering,
Journal of Materials and Performance, (2021), .
https://doi.org/10.1007/s11665-021-05804-2

論文はこちらから

Abstract
Ti-15Nb-25Zr-(0, 4, 8)Fe (mol.%) alloys were prepared via spark plasma sintering (SPS) for 10 min at 800, 1000, and 1200 °C to study the effect of sintering temperatures and Fe content on the mechanical properties of alloys. The main phase of the alloys sintered at 800 °C is α phase. When the temperature is increased to 1000 and 1200 °C, the alloys are mainly β phase. Raising the sintering temperature can promote the diffusion of elements. Therefore, high strength and high plasticity are obtained in the alloys sintered at high temperature. The compressive strength of Ti-15Nb-25Zr sintered at 1200 °C is 1604 MPa, and the fracture strain is around 35%. The strength and plasticity are influenced by the complex effects of elemental diffusion, grain boundary and solid-solution strengthening. Adding Fe can improve the diffusion of elements, promote the formation of β grains and supply solid-solution strengthening effect. As the sintering temperature is increased, the compressive strength of Ti-15Nb-25Zr-4Fe shows an increasing trend and the plasticity is almost not changed. The Fe content is excessive in Ti-15Nb-25Zr-8Fe, which leads to some disadvantages including intermetallic compounds formation and grain boundary coarsening. The mechanical properties of Ti-15Nb-25Zr-8Fe are not always better than those of Ti-15Nb-25Zr-4Fe. The compressive strength of Ti-15Nb-25Zr-8Fe shows an increasing trend and the plasticity firstly increases and then decreases when the temperature is raised from 800 up to 1200 °C. Although the sintering time of SPS is short, Ti-15Nb-25Zr-(4, 8)Fe sintered at 1000 °C and Ti-15Nb-25Zr-(0, 4)Fe sintered at 1200 °C show good combination of strength and plasticity.

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Additive Manufacturing誌に金属AMにより結晶学的方位関係が形成されるメカニズムと安定性、さらには単結晶の種付の可能性に関する研究がオープンアクセス論文として掲載されました。

Takuya Ishimotoǂ, Koji Hagiharaǂ, Kenta Hisamoto, Takayoshi Nakano*:
Stability of crystallographic texture in laser powder bed fusion: Understanding the competition of crystal growth using a single crystalline seed,
Additive Manufacturing, 43, (2021), 102004; 1-11.
https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102004
ǂ These authors contributed equally to this work.

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Abstract
In metal additive manufacturing, crystallographic orientation control is a promising method for tailoring the functions of metallic parts. However, despite its importance in the fabrication of texture-controlled functional parts, the stability of the crystallographic texture is not widely discussed. Herein, the crystallographic texture stability under laser powder bed fusion was investigated. Two methodologies were employed. One is that a laser scanning strategy was alternately changed for a specific number of layers. The other is a “seeding” experiment in which single-crystalline substrates with controlled crystallographic orientations in the building (z-) direction and the xy-plane (perpendicular to the building direction) were used as the starting substrate. The transient zone width, where the crystallographic orientation was inherited from the layer beneath, was analyzed to evaluate the texture stability. The crystallographic direction of the seed within the xy-plane, rather than the building direction, determined the transient zone width, i.e., the texture stability. In particular, the texture in the newly deposited portion was stable when the laser scanning direction matched the <100> orientation in the underneath layer, otherwise the crystal orientation switched rapidly, such that the <100> orientation was parallel to the scanning direction. Interestingly, the crystallographic orientation along the building direction in the underneath layer hardly impacted the stability of the texture. Therefore, for the first time, it has been clarified that the <100> orientation in the scanning direction, rather than the building direction, was preferentially stabilized, whereas the orientation in the other directions secondary stabilized.

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AMで造形したβ型チタン合金の残留ひずみによる格子変形の発見に関する論文がScripta Materialiaにオープンアクセス論文として掲載されました。

Aya Takase*, Takuya Ishimoto, Ryoya Suganuma, Takayoshi Nakano*:
Lattice distortion in selective laser melting (SLM)-manufactured unstable β-type Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy analyzed by high-precision X-ray diffractometry,
Scripta Materialia, 201, (2021), 113953; 1-6.
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113953

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Abstract
A peculiar lattice distortion in a selective laser melting (SLM)-manufactured unstable β-type Ti-15Mo-5Zr-3Al was observed for the first time, through high-precision X-ray diffraction (XRD) analyses. After SLM, Ti-15Mo-5Zr-3Al exhibited a body-centered-tetragonal structure instead of a body-centered-cubic structure; the c-axis was 0.63% shorter than the a-axis. The XRD analyses also revealed tensile residual stresses of 210 ± 12 MPa at the specimen surface. A numerical simulation indicated rapid cooling during the SLM, which could have caused the residual stresses. A comparison of the partially stress-released SLM specimen and an electron beam melting-manufactured specimen with negligible residual stress suggested that the residual stress caused by the rapid cooling in SLM induced the lattice distortion. This finding is not consistent with the previous understanding that residual stress changes the lattice parameter without lattice distortion. This study provides new insight into lattice distortion generated by a combination of SLM-specific ultrarapid cooling and unstable phases.

 

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聴覚骨芽細胞の発見と骨密度・アパタイト配向性を通じての機能化に関する慶応大医学部らとの共同研究論文が、Journal of Bone and Mineral Research(JBMR)にオープンアクセス論文として掲載されました。

Yukiko Kuroda, Katsuhiro Kawaai, Naoya Hatano, Yanlin Wu, Hidekazu Takano, Atsushi Momose, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Paul Roschger, Stéphane Blouin, Koichi Matsuo*:
Hypermineralization of hearing-related bones by a specific osteoblast subtype,
Journal of Bone and Mineral Research, (2021)
https://doi.org/10.1002/jbmr.4320

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Abstract
Auditory ossicles in the middle ear and bony labyrinth of the inner ear are highly mineralized in adult mammals. Cellular mechanisms underlying formation of dense bone during development are unknown. Here, we found that osteoblast‐like cells synthesizing highly mineralized hearing‐related bones produce both type I and type II collagens as the bone matrix, while conventional osteoblasts and chondrocytes primarily produce type I and type II collagens, respectively. Furthermore, these osteoblast‐like cells were not labeled in a “conventional osteoblast”‐specific green fluorescent protein (GFP) mouse line. Type II collagen‐producing osteoblast‐like cells were not chondrocytes as they express osteocalcin, localize along alizarin‐labeled osteoid, and form osteocyte lacunae and canaliculi, as do conventional osteoblasts. Auditory ossicles and the bony labyrinth exhibit not only higher bone matrix mineralization but a higher degree of apatite orientation than do long bones. Therefore, we conclude that these type II collagen‐producing hypermineralizing osteoblasts (termed here auditory osteoblasts) represent a new osteoblast subtype.

 

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日刊工業新聞の一面のトップ記事として、SIP「マテリアル革命」での成果である金属積層造形法によるNi基超合金の組織制御と強化に関する記事が掲載されました。

ニッケル基合金を高強度化 阪大 耐熱素材で脱酸素貢献 金属3Dプリンター活用(日刊工業新聞朝刊、2021年5月4日、1面トップ記事)

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Materials Transactions誌に金属AM中にガス雰囲気のスパッタリングへの効果に関する知見が受理され、オープンアクセスとして掲載されます。

Hiroki Amano, Yusuke, Yamaguchi, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano*:
Reduction of spatter generation using atmospheric gas in laser powder bed fusion of Ti-6Al-4V,
Materials Transactions, (2021), in press.

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「チタンの基礎・応用に関する教育講座」の開催のご案内(2021年6月18日Web開催・有料)」を行います。奮ってご参加ください。

チタンに興味のある研究者・技術者のみなさま


日本チタン学会*1)は2021年4月20日に設立され、日本チタン協会産学連携委員会との強固な連携の下で活動をスタートしました。
その活動の一環として、日本チタン学会・日本チタン協会産学連携委員会の共同主催として2021年度第1回WEB教育講演「チタンの基礎に関する教育講座」(有料)を開催いたします。
チタン研究者・技術者のみならず材料一般の教育的な内容や金属Additive Manufacturing(3Dプリンタ)の最先端技術を4名の講師の先生方によりわかりやすく解説します。
チタンならびにチタン合金に興味をお持ちの広く一般の皆様、さらには大学・企業の研究者・技術者の教育ならびに情報収集の手段として、ご活用いただけますと幸いです。
奮ってご参加の申し込みをお願い申し上げます。

*1【日本チタン学会の設立趣旨】日本チタン学会は、チタン及びその合金(以下チタン)に関する学理及び応用についての研究発表及び会員相互間の交流等を行うことにより、チタンの研究・開発と産学連携の促進を図り、我が国の学術の発展に寄与することを目的とする。設立当初は、日本チタン協会の産学連携委員会とともに、年に2度を目安に教育講演(基礎編・応用編)、チタン学会講演大会、などの各種行事を共同主催にて開催する。

★★★2021年度第1回WEB教育講演「チタンの基礎に関する教育講座」-----------------
日  時:2021年6月18日(金)13:00〜17:00
開催形式:Web形式(WebEx)
参加費:有料(一般(企業・大学・研究所など)10,000円/人, 学生:3.000円/人, 日本チタン協会に加入の企業としての団体参加:30.000円/企業(1回線, 人数制限なし))
※2021年6月を目途に申込者に支払い口座をお知らせします。
※振込手数料は各自でご負担ください。
参加方法:6月14日の週に申込者にURLをお知らせいたします。
---------------------------------------------------------------------------------------------

◆参加登録はこちら(Google フォーム)
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdvoOZahRx9SIU2-bL84IAR5lNowHClRO65Rq52SISRIEBmew/viewform

※申込期日は2021年5月31日(月)。ただし期日後も受付けます.
※団体参加の方は、代表者の情報を登録して下さい。
※Googleを使用できない方は、下記の情報を記入のうえtitan@mat.eng.osaka-u.ac.jpまでご連絡下さい。

------------------------参加登録フォーム(メール用)------------------------
参加者情報(一般(企業・大学・研究所など), 学生 or 日本チタン協会に加入の企業としての団体参加としての団体参加(1回線、人数制限なし))
お名前
所属
メールアドレス
電話番号
参加費の支払いについて(6月14日(月)までの支払い可能 or 不可能(公費支払い等))
-------------------------------------------------------------------------------

お問い合わせ先:
titan@mat.eng.osaka-u.ac.jp (日本チタン学会事務局 石本 卓也, 中野 貴由)
kinoshita@titan-japan.com ((一社)日本チタン協会事務局 木下 和宏, 三木 基)

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中野先生が、公益社団法人 日本金属学会の第70代会長に就任しました。任期は2年間です。

中野先生が、公益社団法人 日本金属学会の第70代会長に就任しました。任期は2年間です。

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スマートプロセス学会論文賞に内定いたしました。授賞式は2021年11月15日(月)に開催される学術講演会にて行われます。

趙 研、安田弘行、當代光陽、上田 実、竹山雅夫、中野貴由:
「電子ビーム積層造形法により作製したTiAl合金の熱間等方圧加圧法による高温疲労特性改善」に対して、
2021年度スマートプロセス学会論文賞、2021年11月15日、スマートプロセス学会学術講演会.

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スマートプロセス学会誌に解説が受理されました。

小笹良輔、石本卓也、松垣あいら、中野貴由:
Additive Manufacturing の歩みとレーザビーム粉末床溶融結合法の基礎,
スマートプロセス学会誌、(2021), in press.

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Acta Materialia誌にレーザ金属3DプリンティングによりInconel718で自由自在に形成される特異な組織に関する論文がオープンアクセスとして掲載されました。

Ozkan Gokcekaya#, Takuya Ishimoto#, Shinya Hibino, Jumpei Yasutomi, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano*:
Unique crystallographic texture formation in Inconel 718 by laser powder bed fusion and its effect on mechanical anisotropy,
Acta Materialia, 212, (2021), 116876; 1-12..
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116876
#: The authors equally contribute to this article.

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Abstract

Additive manufacturing offers an exclusive way of anisotropic microstructure control with a high degree of freedom regarding variation in process parameters. This study demonstrates a unique texture formation in Inconel 718 (IN718) using a bidirectional laser scan in a laser powder bed fusion (LPBF) process for tailoring the mechanical properties. We developed three distinctive textures in IN718 using LPBF: a single-crystal-like microstructure (SCM) with a <110> orientation in the build direction (BD), crystallographic lamellar microstructure (CLM) with a <110>-oriented main layer and <100>-oriented sub-layer in the BD, and polycrystalline with a weak orientation. The microstructure observations and finite element simulations showed that the texture evolution of the SCM and CLM was dominated by the melt-pool shape and related heat-flow direction. The specimen with CLM exhibited a simultaneous improvement in strength and ductility owing to the stress-transfer coefficient between the <110>-oriented main and <100>-oriented sub-grains, showing superior mechanical properties compared to cast-IN718. This behavior is largely attributed to the presence of the boundary between the main and sub-layers (crystallographic grain boundary) lying parallel to the BD uniquely formed under the LPBF process. Furthermore, the strength–ductility balance of the part with the CLM can be controlled by changing the stress-transfer coefficient and the Schmidt factor through an alteration of the loading axis. Control of the crystallographic texture, including the CLM formation, is beneficial for tailoring and improving the mechanical performance of the structural materials, which can be a promising methodology

Keywords
Laser powder bed fusion, Inconel 718, Crystallographic texture, Lamellae, Mechanical anisotropy

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本日の日刊工業新聞3面に、日本チタン学会発足(発足日:2021.04.20)に関する記事が掲載されました。

4/20付で、国内初のチタンに特化した「日本チタン学会」が設立されます。会長には、大阪大学特任教授の新家光雄先生が就任します。日本チタン協会との連携の下、講演大会や教育講演を実施し、教育・学術交流の場の提供と産学連携の促進を目的としています。中野先生、石本先生が理事に就任します。さらに、中野研が事務局を担い、事務局長を中野先生が、副事務局長を石本先生が担います。

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日刊工業新聞_20210420.jpg

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東京歯科大との共同研究として、ボツリヌス菌による骨質の変化に関する論文がオープンアクセスとして、Journal of Hard Tissue Biologyに掲載されました。

Gaku Kusaba, Satoru Matsunaga, Kei Kitamura, Masaaki Kasahara, Yoshiaki Shimoo, Shinichi Abe, Takayoshi Nakano, Takuya Ishimoto, Atsuhiko Hikita, Kunihiko Nojima, Yasushi Nishii:
Micro/nanostructural Characteristic Changes in the Mandibles of Rats after Injection of Botulinum Neurotoxin, Journal of Hard Tissue Biology, 30(2), (2021), 183-192.
DOI: 10.2485/jhtb.30.183

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Abstract
Our objective was to perform a quantitative evaluation of changes in the micro/nanostructural characteristics of entheses in rats with reduced masticatory muscle functional pressure, with the aim of elucidating the mechanism whereby masticatory muscle functional pressure contributes to growth and development of the mandible from a biomechanical perspective. Male Wister rats aged 4, 11, 18 and 25 weeks were divided into a Botox group injected with a botulinum toxin serotype A formulation to reduce muscle function (BTX) and a control group (CTRL). They were euthanized 6 weeks later and bone quality at the masseter insertion at the mandibular was analyzed. In the BTX group, the number of fibrous chondrocytes at entheses was significantly lower than in the CTRL group at all ages. The diameter of collagen fiber bundles in rats in the BTX group injected with BoNT/A during their growth phase was significantly smaller than that of rats in the CTRL group. In the mandibles of rats in the CTRL group the preferential alignment was consistent with the orientations of the muscle and tendon, but in growing rats treated with BTX, it was less closely aligned with the orientations of the muscle and tendon.

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Materials Transactions誌にAMでの組織制御シミュレーションの論文がオープンアクセスとして公開されました。

Jun Kubo, Yuichiro Koizumi, Takuya Ishimoto and Takayoshi Nakano:
Modified Cellular Automaton Simulation of Metal Additive Manufacturing,
Materials Transactions, 62 (6), (2021), 864-870.

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Abstract
Metal additive manufacturing (AM) technologies are attracting attentions not only as a fabrication process of complicated three-dimensional parts but also as microstructure controlling processes. In powder bed fusion (PBF)-type AM, crystallographic texture can be controlled by scanning strategies of energy beam. To optimize microstructures, computer simulations for predicting microstructures play very important roles. In this work, we have developed simulation programs to explain the mechanism of the crystal orientation control. First, we simulated the shape of melt pool by analyzing the heat transfer using apparent heat conductivity when the penetration of laser beam through keyholes was taken into consideration because of the evaporation and accompanying convections. It was assumed that the primary crystal growth direction can be determined by the temperature gradient, and the crystals grow keeping the growth direction as generally recognized. The shapes of simulated melt pools agree well with experimental observations. The modified cellular automaton simulations successfully reproduced two typical textures with different preferential orientations along the building directions of 〈100〉 and 〈110〉 when the bidirectional scanning with and without a rotation of 90°, respectively, was accomplished between the layers.

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オステオサイトラクナの応力感受機能と関連する異方性形状と異方性細胞外基質のと関係を解明した論文が岡山大学医歯薬総合の上岡先生との共同研究論文としてCalcified Tissue Internationalに受理され、オープンアクセスとして掲載予定です。

Takuya Ishimoto, Keita Kawahara, Aira Matsugaki, Hiroshi Kamioka, Takayoshi Nakano*:
Quantitative evaluation of osteocyte morphology and bone anisotropic extracellular matrix in rat femur,
Calcified Tissue International, (2021), in press.

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Materials Transactions誌にCuを利用したTi合金の抗菌効果に関する論文が受理されました。

Qiang Li, Jinshuai Yang, Junjie Li, Ran Zhang, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Takayoshi Nakano:
Antibacterial Cu-doped calcium phosphate coating on pure titanium,
Materials Transactions, (2021) in press.

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Wear誌(Elsevier)にオープンアクセス論文として、生体用Co-Cr-Mo合金単結晶の摩耗特性改善のメカニズムに関する研究がオープンアクセスとして掲載されました。

Takayoshi Nakano*, Koji Hagihara, Ana R. Ribeiro, Yusuke Fujii, Tsubasa Todo, Ryo Fukushima, Luís Augusto Rocha:Orientation dependence of the wear resistance in the Co–Cr–Mo single crystal,
Wear 478-479 (2021) 203758.
https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.203758

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Abstract
This is the report clarifying the orientation dependence of the wear behavior of Co–Cr–Mo alloy. The wear resistance of the Co–Cr–Mo alloy with face-centered cubic (fcc) structure was found to be higher on the planes in order of {110}, {001} and {111}. Quantitatively, the wear resistance on {110} is 1.5 times larger than that on {111}. The tendency showed in coincident with the orientation dependence of the surface hardness, as empirically suggested. However, we additionally found in the observation of the worn surface in the fcc-single crystals that the volume fraction of the hexagonal close-packed (hcp)-phase, which was formed as the strain-induced martensite during the wear test, was larger in the same order of the wear resistance. The variation in formation frequency of the hcp-phase during the wear test can be explained by focusing on the Schmid factor along the resultant direction of the applied stress and the friction stress. On the {111} surface where the Schmid factor for the strain-induced ε-martensite formation is small, homogeneous deformation microstructure covered by it was not developed even after long-time wear, resulting in lower wear resistance. The results strongly suggest that not only the hardness, but the distribution of the ε-martensite is important to control the wear behavior of the Co–Cr alloys with the extremely low stacking fault energy, and it can be achieved by the crystal orientation control in the γ-phase.

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Mg合金によるLPSO層の強化に対する新機構の解明がActa Materialiaにオープンアクセスとして掲載されました。

Koji Hagihara*, Ryohei Ueyama, Michiaki Yamasaki, Yoshihito Kawamura, Takayoshi Nakano:
Surprising increase in yield stress of Mg single crystal using long-period stacking ordered nanoplates,
Acta Materialia, (2021), 116797.
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116797

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Abstract
Mg–Zn–Y ternary alloys containing the long-period stacking ordered (LPSO) phase exhibit superior mechanical properties. This is believed to be originating from the LPSO phase acting as the strengthening phase. However, we first clarify that the mechanical properties of the matrix Mg solid solution in the Mg/LPSO two-phase alloy are significantly different from those of pure Mg. The yield stress of a Mg99.2Zn0.2Y0.6 single crystal (matrix Mg solid solution) is almost the same as that of an LPSO single-phase alloy. This is ascribed to the formation of thin stacking-fault-like defects, named “LPSO nanoplate”. In Mg99.2Zn0.2Y0.6, kink-band formation is induced in the same manner as that in the LPSO phase in deformation, resulting in high strength accompanied with increased ductility. Our results suggest that the strengthening mechanism of the Mg/LPSO two-phase alloy must be reconsidered depending on the microstructure. Furthermore, the results suggest that new ultrahigh-strength Mg alloys, which have much lower Zn and Y contents but the mechanical properties are comparable or superior than the present Mg/LPSO two-phase alloys, are expected to be developed via the appropriate control of LPSO nanoplate microstructures.

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スマートプロセス学会誌に解説が受理されました。

小泉雄一郎、中野貴由:
大阪大学大学院工学研究科附属異方性カスタム設計・金属AM(3Dプリンタ)研究開発センターでの研究・教育、
スマートプロセス学会誌、(2021), in press.

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Additive Manufacturing誌に金属AMにより結晶学的方位関係が形成されるメカニズムと安定性、さらには単結晶の種付の可能性に関する研究が受理されました。オープンアクセス論文として掲載される予定です。

Takuya Ishimotoǂ, Koji Hagiharaǂ, Kenta Hisamoto, Takayoshi Nakano*:
Stability of crystallographic texture in laser powder bed fusion: Understanding the competition of crystal growth using a single crystalline seed,
Additive Manufacturing, (2021), in press.
ǂ These authors contributed equally to this work.

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新4年生7名が配属され、新4年生、新M1学生さんの歓迎会をZoomで行いました。

コロナ禍の影響でZoom歓迎会は昨年に引き続き2度目で、今年度も中野研恒例の新入生歓迎BBQは中止になりましたが、早くコロナ禍が収束してnew normalな時代を満喫したいものです。コロナにも負けず元気なB4学生7名が配属され、賑やかな中野研が戻ってきました。

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中野研に修士1年生5名が配属されました。

中野研は昨年7名全員大学院の試験に合格したことから、定員の5名が残り、残りの2名が藤本研へ移動しました。それぞれの研究室で頑張りましょう!

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Acta Materialia誌にレーザ金属3DプリンティングによりInconel718で自由自在に形成される特異な組織に関する論文が受理されました。オープンアクセスとして掲載される予定です。

Ozkan Gokcekaya#, Takuya Ishimoto#, Shinya Hibino, Jumpei Yasutomi, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano*: Unique crystallographic texture formation in Inconel 718 by laser powder bed fusion and its effect on mechanical anisotropy, Acta Materialia, (2021), in press.#: The authors equally contribute to this article.

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中国のグループとの共同研究がJournal of Materials and Performanceに受理されました。

Qiang Li*, Hao Sun, Junjie Li, Xufeng Yuan, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi*, Takayoshi Nakano:
Influence of Sintering Temperature on Mechanical Properties of Ti-Nb-Zr-Fe Alloys Prepared by Spark Plasma Sintering,
Journal of Materials and Performance, (2021), in press.

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CaO-SrO-P2O5-TiO2バイオガラスに関する論文が"Materials"誌(MDPI)にオープンアクセス論文として掲載されました。

Sungho Lee*, Fukue Nagata, Katsuya Kato, Takayoshi Nakano, Toshihiro Kasuga:
Structures and dissolution behaviors of quaternary CaO-SrO-P2O5-TiO2 glasses,
Materials, 14 [7], (2021), 1736; 1-13.
https://doi.org/10.3390/ma14071736

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Abstract
Calcium phosphate glasses have a high potential for use as biomaterials because their composition is similar to that of the mineral phase of bone. Phosphate glasses can dissolve completely in aqueous solution and can contain various elements owing to their acidity. Thus, the glass can be a candidate for therapeutic ion carriers. Recently, we focused on the effect of strontium ions for bone formation, which exhibited dual effects of stimulating bone formation and inhibiting bone resorption. However, large amounts of strontium ions may induce a cytotoxic effect, and there is a need to control their releasing amount. This work reports fundamental data for designing quaternary CaO-SrO-P2O5-TiO2 glasses with pyro- and meta-phosphate compositions to control strontium ion-releasing behavior. The glasses were prepared by substituting CaO by SrO using the melt-quenching method. The SrO/CaO mixed composition exhibited a mixed cation effect on the glassification degree and ion-releasing behavior, which showed non-linear properties with mixed cation compositions of the glasses. Sr2+ ions have smaller field strength than Ca2+ ions, and the glass network structure may be weakened by the substitution of CaO by SrO. However, glassification degree and chemical durability of pyro- and meta-phosphate glasses increased with substituted all CaO by SrO. This is because titanium groups in the glasses are closely related to their glass network structure by SrO substitution. The P-O-Ti bonds in pyrophosphate glass series and TiO4 tetrahedra in metaphosphate glass series increased with substitution by SrO. The titanium groups in the glasses were crosslink and/or coordinate phosphate groups to improve glassification degree and chemical durability. Sr2+ ion releasing amount of pyrophosphate glasses with >83% SrO substitution was larger than 0.1 mM at day seven, an amount that reported enhanced bone formation by stimulation of osteogenic markers.

Keywords: bioactive glass; phosphate glass; structure; dissolution behavior; strontium

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中野研とつながりが強く共同研究を実施している萩原幸司先生(マテリアル生産科学専攻准教授)、永瀬丈嗣先生(超高圧電子顕微鏡センター准教授)、多根正和先生(産業科学研究所准教授)が、それぞれ名古屋工業大、兵庫県立大、大阪市立大にて、教授に昇進されました。

益々ご活躍ください。共同研究もよろしくお願いします!

萩原幸司先生→名古屋工業大学 工学部物理工学科・工学研究科物理工学専攻 教授
永瀬丈嗣先生→兵庫県立大学 工学部応用物質科学科・工学研究科物質系工学専攻 教授
多根正和先生→大阪市立大学 大学院工学研究科 機械物理系専攻 教授

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矢口秘書が中野研での勤務5年となりましたので、教員から花束を、学生さんから記念品を贈りました。

矢口秘書が中野研での勤務5年となりましたので、教員から花束を、学生さんから記念品を贈りました。
これからもよろしくお願いいたします。

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中野研の中野加菜さんの工業会賞が阪大HPに掲載されました。

詳細はこちら

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中野研の論文が骨形態計測学会誌にオープンアクセス掲載されました。

松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由:
骨の微細配向化構造形成メカニズム解明のための応力負荷異方性共培養モデル構築、
骨形態計測学会誌、(2021), 31, 45-51.

論文はこちら

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3月25日の日刊工業新聞に中野先生のコラム記事が掲載されました。

「送迎会もウェブ」
日刊工業新聞、2021年3月25日、朝刊、27面(科学技術・大学)

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卒業式が行われました。

本日、卒業式が行われました。
中野研の学部学生さん7名は進学し、修士学生さん6名が巣立ちます。
コロナ禍に負けず立派な研究成果を挙げた皆さんなら、社会でも飛躍できると確信しています。

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中野先生が(一社)粉体粉末冶金協会より、2021年6月3日に研究功績賞を受賞することが内定しました。

中野貴由:
金属三次元積層造形をはじめとする粉体粉末冶金学を基軸にした異方性材料組織制御に関する研究開発、
(一社)粉体粉末冶金協会研究功績賞、2021年6月3日、(一社)粉体粉末冶金協会

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毎年恒例の中野研の追いコンが開催されました。

例年よりも1か月遅くなりましたが、中野研恒例の追いコンを実施しました。
卒業生には、皆からのメッセージや思い出の写真の入った手作りのアルバムとプレゼントが贈呈されました。
門出を祝うとともに寂しさも感じる行事でしたが、盛大に開催することができました。
卒業生の皆様には今後ともご活躍を期待しておりますし、気軽に立ち寄ってもらえたらと思います。
伊藤くん、菅沼くん、竹花くん、藤當くん、中野さん、中村くん
本当にお疲れ様でした。

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大陽日酸(株)との共同研究の成果がスマートプロセス学会誌に受理されました。

天野宏紀、山口祐典、石本卓也、中野貴由:
レーザ粉末床溶融法における雰囲気ガスがオーステナイト系ステンレス鋼316Lの造形体組織に与える影響、
スマートプロセス学会誌、(2021), in press.

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本日の日刊工業新聞21面にがん転移による骨微細構造破綻のメカニズムに関する記事が掲載されました。

がん骨転移 微細構造破綻、阪大が解明 骨折リスク上昇 標的分子 提示に道
日刊工業新聞、2021年3月22日、朝刊、21面(科学技術・大学)
電子版はこちら

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CaO-SrO-P2O5-TiO2バイオガラスに関する論文が"Materials"誌(MDPI)受理され、オープンアクセスとして掲載されます。

Sungho Lee*, Fukue Nagata, Katsuya Kato, Takayoshi Nakano, Toshihiro Kasuga:
Structures and dissolution behaviors of quaternary CaO-SrO-P2O5-TiO2 glasses,
Materials, (2021), in press.

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中野研メンバーが日本金属学会2021年秋期講演(第168回)大会(オンライン開催)に参加しました。

増本量賞受賞講演
○中野貴由:機能性材料としての骨微細構造配向化機構の解明とそれに基づく骨金属インプラントに関する研究、  

基調講演
○中野貴由:生体用ハイエントロピー合金(BioHEA)の創製とAdditive Manufacturing、


口頭発表
○石本卓也、菅沼諒耶、中野貴由:
熱拡散シミュレーションを用いた金属AMにおける組織形成挙動の解析

○松垣あいら、中野貴由:
骨機能化誘導のための表界面構造制御による細胞・基質配向化機序

○小笹良輔、佐々木恭平、中野貴由:
アテローム性動脈硬化における骨力学機能の低下

○土谷博昭、上村悠華、石本卓也、中野貴由、藤本慎司:
レーザ積層造形法により形成したTi-15Mo-5Zr-3Al合金のアノード酸化

○前田拓海、小泉雄一郎、奥川将行、川端弘敏、中野貴由、石本卓也、木村恒太、孫 世海:
付加製造用レーザービーム照射によるTi-15Mo-5Zr-3Al合金の溶融凝固の熱流体力学解析と組織

○當代光陽、川堀龍、永瀬丈嗣、中野貴由:
bcc型TiNbTaZrMo BioHEAの力学特性向上に向けた合金設計

○趙 研、川端はじめ、林 竜弘、安田弘行、竹山雅夫、中野貴由:
電子ビーム積層造形法によるβ相含有γ-TiAl合金の微細組織および力学特性制御

○森田尚昂、石本卓也、木村恒太、中野貴由:
SLMによる生体用β型Ti合金の力学機能の異方性機能設計

○王 雷、檜枝賢、奥川将行、川端弘敏、小泉雄一郎、中野貴由:
Ti-6Al-4V/Cuマルチマテリアル粉末床への付加製造用電子ビーム照射による溶融凝固

○松本峻、松垣あいら、中野貴由:
炎症性サイトカインによる骨芽細胞配列化への影響

○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由:
オステオサイトの応力感受を起点とした骨芽細胞配列化機序の解明

ポスター発表
○福島涼、石本卓也、松垣あいら、中野貴由:
骨基質配向性と力学機能に及ぼすマグネシウムの影響

○越智侑七、加藤梨紗、當代光陽、永瀬丈嗣、中野貴由:
合金粉末を必要としないTi-Nb超伝導材料のレーザ積層造形法

○黒田知暉、増山晴己、戸田佳明、松永哲也、伊藤 勉、渡邊 誠、小笹良輔、石本卓也、中野貴由、下条雅幸、御手洗容子:
耐熱Ti合金三次元積層材の力学特性に対するミクロ組織の影響(優秀ポスター賞受賞)

○川堀龍、當代光陽、永瀬丈嗣、中野貴由:
bcc型TiNbTaZrMo系ハイエントロピー合金へのB添加の影響

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帝人ナカシマメディカル(株)との共同研究の成果がスマートプロセス学会誌に受理されました。

渡邊稜太、高橋広幸、上向井徹、小粥康充、松垣あいら、中野貴由:
Ti-6Al-4V積層造形体表面上へのナノアパタイトコーティングによる生体活性能の改善、
スマートプロセス学会誌, (2021), in press.

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山陽特殊製鋼(株)、関西大学、神戸大学との共同研究の成果がスマートプロセス学会誌に受理されました。

小笹良輔、Gupta Mridul、石本卓也、松垣あいら、久世哲嗣、柳谷彰彦、上田正人、池尾直子、中野貴由:
レーザ粉末床溶融結合法による導電性材料としての銅合金の造形、
スマートプロセス学会誌, (2021), in press.

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松垣先生が、令和2年度日本材料学会生体・医療材料部門研究奨励賞を受賞することが内定いたしました。

松垣あいら:
「骨機能化の生物学的機序解明とそれに基づく骨配向化誘導材料の開発」、
令和2年度日本材料学会生体・医療材料部門研究奨励賞

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中野先生が第27回日本金属学会増本量賞を受賞しました。

中野貴由:
「機能性材料としての骨微細構造配向化機構の解明とそれに基づく骨金属インプラントに関する研究」に対して、
第27回日本金属学会増本量賞2021年3月16日、(公社)日本金属学会

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Materials Transactions誌にAMでの組織制御シミュレーションの論文が受理されました。

Jun Kubo, Yuichiro Koizumi, Takuya Ishimoto and Takayoshi Nakano:
Modified Cellular Automaton Simulation of Metal Additive Manufacturing,
Materials Transactions, 62 (6), (2021), 864–870

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スマート・アディティブ・マニュファクチャリング・セミナーで中野先生が「金属積層造形法による組織制御による造形体 の高機能化」という題名で教育講演を行いました。

中野貴由:
金属積層造形法による組織制御による造形体の高機能化、
スマート・アディティブ・マニュファクチャリング・セミナー、大阪大学中ノ島センター、2021年3月12日14:40~16:10(教育講演)、(一社)スマートプロセス学会「アディティブ・マニュファクチャリング部会」

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中野先生がSmart MADE2021(The 2nd Global Forum on Smart Additive Manufacturing, Design & Evaluation)で基調講演を行いました。

Takayoshi Nakano:
Formation of Crystallographic Texture by Metal Powder Bed Fusion,
Smart MADE2021(The 2nd Global Forum on Smart Additive Manufacturing, Design & Evaluation)10th-12th, March, 2021, WEB, 【Keynote presentation】.

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無機マテリアル学会誌に論文がオープンアクセス掲載されました。

李誠鎬、永田夫久江、加藤且也、中野貴由、春日敏宏:
リン酸カルシウム系インバートガラスへのAl2O3添加による化学耐久性の向上(Improving chemical durability of calcium phosphate invert glasses by Al2O3 addition)、
無機マテリアル学会誌、(2021), 28, 67-73.

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中野研の中野加菜さん(M2)が令和2年度大阪大学工業会賞に決定しました。

中野加菜:
令和2年度大阪大学工業会賞:「レーザ積層造形法を用いた生体用TiNbTaZrMoハイエントロピー合金(BioHEA)の創製と高機能性付与」に対して、
2021年3月15日授賞式(センテラス3F:研究科長、副研究科長同席)、大阪大学工業会

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授賞式後の集合写真

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神戸大学との共同研究がスマートプロセス学会誌に受理されました。

池尾直子、中野貴由、向井敏司:
電子ビーム粉末床溶融法によるTi-6Al-4V合金製三次元多孔質構造体の創製と微細組織制御、
スマートプロセス学会誌、(2021), in press

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萩原先生を中心にMg合金によるLPSO層の強化に対する新機構の解明がActa Materialiaに受理され、オープンアクセスとして掲載されます。

Koji Hagihara*, Ryohei Ueyama, Michiaki Yamasaki, Yoshihito Kawamura, Takayoshi Nakano:
Surprising increase in yield stress of Mg single crystal using long-period stacking ordered nanoplates,
Acta Materialia, (2021), in press.

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第8回チタン研究者・技術者研究交流会(日本チタン協会主催)で中野先生が招待講演を行いました。

中野貴由:
チタン含有生体用ハイエントロピー合金(BioHEA)の設計と開発、
2021年3月4日13時-18時30分(招待講演:16:25-16:55)、WEB開催

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中野先生がICOTOM19にて招待講演を行いました。

T. Nakano:
Formation of Crystallographic Texture by Additive Manufacturing,
ICOTOM19 150 Additive manufacturing, 3月1日, on-line.

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スマートプロセス学会誌に高瀬さんの論文が受理されました。

高瀬文、石本卓也、中野貴由:
レーザ粉末床溶融結合法により作製したTi-15Mo-5Zr-3Al合金試料における残留応力とスキャンストラテジーの関係、
スマートプロセス学会誌、(2021), in press.

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スマートプロセス学会誌に安田研を中心とした共同研究論文が受理されました。

趙 研*、川端はじめ、尾堂裕隆、林竜弘、安田弘行*、竹山雅夫、中野貴由:
電子ビーム積層造形法によるβ相含有γ-TiAl合金の健全造形と組織制御、
スマートプロセス学会誌、(2021)、in press.

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Co-Cr-Mo単結晶の摩耗特性に関する論文が"Wear (Elsevier)"に受理されました。オープンアクセスとして掲載される予定です。

Takayoshi Nakano*, Koji Hagihara, Ana R Ribeiro, Yusuke Fujii, Tsubasa Todo, Ryo Fukushima, Luís Augusto Rocha:
Orientation dependence of the wear resistance in the Co-Cr-Mo single crystal,
Wear, (2021) in press.

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中野教授が第18回本多フロンティア賞の受賞者に内定しました。授賞式は5月28日学士会館(東京都千代田区神田錦町)にて行われる予定です。

中野貴由:
金属材料工学を駆使した骨基質配向化機構解明と制御法の確立、
第18回本多フロンティア賞、2021年5月28日、(公社)本多記念会

本多フロンティア賞:理工学特に金属材料などの無機材料、有機材料及びこれらの複合材料の3分野のいずれかの分野に関する研究を行い、学術面あるいは技術面において画期的な発見又は発明を行った者に対して贈られる記念賞。

本多フロンティア賞についての詳細はこちら

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阪大整形外科との磁場を使った骨制御に関する共同研究の成果が"Bone Reports"誌にオープンアクセスとして掲載されました。

Rintaro Okada, Kai Yamato, Minoru Kawakami, Joe Kodama, Junichi Kushioka, Daisuke Tateiwa , Yuichiro Ukon , Bal Zeynep, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hideki Yoshikawa, Takashi Kaito*:
Low magnetic field promotes recombinant human BMP-2-induced bone formation and influences orientation of trabeculae and bone marrow-derived stromal cells,
Bone Reports, (2021), 100757; 1-.
https://doi.org/10.1016/j.bonr.2021.100757

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Abstract
Effects of high magnetic fields [MFs, ≥ 1 T (T)] on osteoblastic differentiation and the orientation of cells or matrix proteins have been reported. However, the effect of low MFs (< 1 T) on the orientation of bone formation is not well known. This study was performed to verify the effects of low MFs on osteoblastic differentiation, bone formation, and orientation of both cells and newly formed bone. An apparatus was prepared with two magnets (190 mT) aligned in parallel to generate a parallel MF. In vitro, bone marrow-derived stromal cells of rats were used to assess the effects of low MFs on cell orientation, osteoblastic differentiation, and mineralization. A bone morphogenetic protein (BMP)-2-induced ectopic bone model was used to elucidate the effect of low MFs on microstructural indices, trabecula orientation, and the apatite c-axis orientation of newly formed bone. Low MFs resulted in an increased ratio of cells oriented perpendicular to the direction of the MF and promoted osteoblastic differentiation in vitro. Moreover, in vivo analysis demonstrated that low MFs promoted bone formation and changed the orientation of trabeculae and apatite crystal in a direction perpendicular to the MF. These changes led to an increase in the mechanical strength of rhBMP-2-induced bone. These results suggest that the application of low MFs has potential to facilitate the regeneration of bone with sufficient mechanical strength by controlling the orientation of newly formed bone.

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Precision Medicine「Personal health record の利活用」(3月号)に当研究室の解説が掲載されました。

松垣あいら、石本卓也、小笹良輔、池尾直子、中野貴由:
パーソナル骨質医療実現のための骨コラーゲン/アパタイト配向性評価とその制御、
Precision Medicine「Personal health record の利活用」, Vol. 4, 3月号, (2021),pp.59-68 (245-254).
解説はこちら
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Precision Medicine「Personal health record の利活用」(3月号)に当研究室の解説が掲載されます。

松垣あいら、石本卓也、小笹良輔、池尾直子、中野貴由:
パーソナル骨質医療実現のための骨コラーゲン/アパタイト配向性評価とその制御、
Precision Medicine「Personal health record の利活用」, 3月号, (2021)、pp.59-68.

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スマートプロセス学会誌に小泉研を中心とした共同研究論文が受理されました。

奥川将行、宮田雄一朗、王雷、能勢和史、小泉雄一郎、中野貴由:
付加製造用電子ビーム照射による316Lステンレス鋼の溶融・凝固挙動、
スマートプロセス学会誌、(2021), in press.

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阪大整形外科との磁場を使った骨制御に関する共同研究の成果が"Bone Reports"誌に受理され、オープンアクセスされます。

Rintaro Okada, Kai Yamato, Minoru Kawakami, Joe Kodama, Junichi Kushioka, Daisuke Tateiwa , Yuichiro Ukon , Bal Zeynep, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hideki Yoshikawa, Takashi Kaito*:
Low magnetic field promotes recombinant human BMP-2-induced bone formation and influences orientation of trabeculae and bone marrow-derived stromal cells,
Bone Reports, (2021), in press.

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卒業論文発表会が開催されました。

中野研の7名(GUPTA MRIDUL君・田中 健嗣君・西川 侑希君・細川 智哉君・益田 欣宗君・眞鍋 光喜君・三浦 涼靖君)が卒業論文の発表をしました。初めての研究室配属に加えて、コロナ禍で例年とは研究様式も異なっており、慣れない環境にて研究を続けてきましたが、皆さん素晴らしい発表と質疑応答をしました。発表会も緊急事態宣言下での開催ではあったものの、みんなでコロナ感染対策を行った中での対面で発表が行えました。B4の皆さん、お疲れ様でした。

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Tissue Engineering誌に初期骨化過程に関する解説論文がオープンアクセスとして掲載されました。

Emilio Satoshi Hara, Masahiko Okada, Noriyuki Nagaoka, Takayoshi Nakano, Takuya Matsumoto*:
Re-evaluation of initial bone mineralization from an engineering perspective,
Tissue Engineering, Review Article-Part B, (2021), online.
https://doi.org/10.1089/ten.TEB.2020.0352

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Abstract
Bone regeneration was one of the earliest fields to develop in the context of tissue regeneration, and currently, repair of small-sized bone defects has reached a high success rate. Future researches are expected to incorporate more advanced techniques towards achieving rapid bone repair and modulation of the regenerated bone quality. For these purposes, it is important to have a more integrative understanding of the mechanisms of bone formation and maturation from multiple perspectives and to incorporate these new concepts into the development and designing of novel materials and techniques for bone regeneration. This review focuses on the analysis of the earliest stages of bone tissue development from the biology, material science, and engineering perspectives for a more integrative understanding of bone formation and maturation, and for the development of novel biology-based engineering approaches for tissue synthesis in vitro. More specifically, the authors describe the systematic methodology that allowed the understanding of the different nucleation sites in intramembranous and endochondral ossification, the space-making process for mineral formation and growth, as well as the process of apatite crystal cluster growth in vivo in the presence of suppressing biomolecules.

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修士論文発表会が開催されました。

中野研の6名(伊藤志将君・菅沼諒耶君・竹花諒君・藤當翼君・中野加菜さん・中村郁仁君)が修士論文の発表をしました。コロナ禍の中で例年とは異なる環境にて研究を続けてきましたが、全員が素晴らしい講演と質疑応答をし、有終の美を飾りました。発表会も緊急事態宣言下での開催でしたが、コロナ感染対策を行った中でのface to faceでの発表会でした。M2の皆さん、お疲れ様でした。

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修士論文発表後の居室にて

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日本鉄鋼協会・日本金属学会関西支部材料物性工学談話会第2回講演会(学生講演会)(2021年2月4日開催)にてM1の福島涼君が優秀講演賞を受賞しました。

○福島涼:
微量金属元素を起点とした骨力学制御機構の解明、
優秀講演賞、日本鉄鋼協会・日本金属学会関西支部材料物性工学談話会第2回講演会、(2021)、2021年2月4日(WEB)

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引張変形が可能な新規BioHEAの作製に成功し、オープンアクセスとしてMaterials & Designに掲載されました。新たな実用化への展開が期待されます。

Yuuka Iijima, Takeshi Nagase, Aira Matsugaki, Pan Wang, Kei Ameyama, Takayoshi Nakano*:
Design and development of Ti-Zr-Hf-Nb-Ta-Mo high-entropy Alloys for metallic biomaterials,
Materials & Design, (2021), in press.
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109548

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Abstract
Applying empirical alloy parameters (including Mo equivalent), the predicted ground state diagram, and thermodynamic calculations, noble nonequiatomic Ti–Zr–Hf–Nb–Ta–Mo high-entropy alloys for metallic biomaterials (BioHEAs) were designed and newly developed. It is found that the Moeq and valence electron concentration (VEC) parameters are useful for alloy design involving BCC structure formation in bio medium-entropy alloys and BioHEAs. Finally, we find a Ti28.33Zr28.33Hf28.33Nb6.74Ta6.74Mo1.55 (at.%) BioHEA that exhibits biocompatibility comparable to that of CP–Ti, higher mechanical strength than CP–Ti, and an appreciable room-temperature tensile ductility. The current findings pave the way for new Ti–Zr–Hf–Nb–Ta–Mo BioHEAs development and are applicable for another BioHEA alloys system.

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中野先生がオンラインで開催される令和2年度第4回材料研究会にて講演を行います。

中野先生がオンラインで開催される令和2年度第4回材料研究会にてハイエントロピー合金について講演を行います。 皆様のご参加をお待ちしております。

中野貴由:
ハイエントロピー合金の基礎とその生体材料としての合金開発、
2021年2月25日 15:30-17:30、オンライン(Zoom)

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新たな生体用Ti-Zr-Hf-Nb-Ta-Moハイエントロピー合金の開発に関する研究が"Materials and Design"誌に受理されました。オープンアクセスとして掲載される予定です。

Yuuka Iijima, Takeshi Nagase, Aira Matsugaki, Pan Wang, Kei Ameyama, Takayoshi Nakano:
Design and development of Ti-Zr-Hf-Nb-Ta-Mo High-Entropy Alloys for Metallic Biomaterials,
Materials and Design, (2021), in press.

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生体用Co-Cr-W-Niの力学特性改善のための組織制御に関する論文がMaterials Transactionsに掲載されました。

Kosuke Ueki, Soh Yanagihara, Kyosuke Ueda, Masaaki Nakai, Takayoshi Nakano, Takayuki Narushima:
Improvement of Mechanical Properties by Microstructural Evolution of Biomedical Co-Cr-W-Ni Alloys with the Addition of Mn and Si,
Materials Transactions, 62 [2], (2021), 229-238.

論文はこちら
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Abstract
We investigated changes in the microstructure and mechanical properties of biomedical Co-20Cr-15W-10Ni alloys (mass%) containing 8 mass% Mn and 0-3 mass% Si due to hot forging, solution treatment, cold swaging, and static recrystallization. The η-phase (M6X-M12X type cubic structure, M: metallic elements, X: C and/or N, space group: Fd-3m (227)) and CoWSi type Laves phase (C14 MgZn2 type hexagonal structure, space group: P63/mmc (194)) were confirmed as precipitates in the as-cast and as-forged alloys. To the best of our knowledge, this is the first report that reveals the formation of CoWSi type Laves phase precipitates in Co-Cr-W-Ni-based alloys. The addition of Si promoted the formation of precipitates of both η-phase and CoWSi type Laves phase. The solution-treated 8Mn+(0, 1)Si-added alloys exhibited TWIP-like plastic deformation behavior with an increasing work-hardening rate during the early to middle stages of plastic deformation. This plastic deformation behavior is effective in achieving both the low yield stress and high strength required to develop a high-performance balloon-expandable stent. The 8Mn+2Si-added alloy retained the CoWSi type Laves phase even after solution treatment, such that the ductility decreased but the strength improved. Additions of Mn and Si are effective in improving the ductility and strength of the Co-Cr-W-Ni alloy, respectively.

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Tissue Engineering誌に初期骨化過程に関する解説論文が受理されました。

Emilio Satoshi Hara, Masahiko Okada, Noriyuki Nagaoka, Takayoshi Nakano, Takuya Matsumoto:
Re-evaluation of initial bone mineralization from an engineering perspective,
Tissue Engineering, Review Article-Part B, (2021), in press.

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中野先生がBioHEAに関する招待講演を行いました。

2021年1月29日(金)15:10-16:00
Ti 含有生体用ハイエントロピー合金(BioHEA)の研究開発
大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産工学専攻 教授 中野 貴由氏
(一社)日本鉄鋼協会 令和 2 年度チタンフォーラム第1回研究発表会
良好な地球環境を継続的に維持するためのチタンとその合金の開発
~ チタン系ハイエントロピー合金の現状と展望 ~
スケジュールはこちら

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オートモーティブワールド(東京ビッグサイト)(1月20日~22日) で中野先生が講演を行いました。

第11回クルマの軽量化技術展、軽量化革新フォーラム2021、ALT-2、3Dプリンティングが実現するクルマの新設計
「金属Additive Manufacturingで開拓する原子配列制御の世界」
大阪大学大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻 マテリアル科学コース 材料機能化プロセス工学講座 生体材料学領域 教授 中野 貴由:
13:00~14:30(後半)、東京ビッグサイト

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MDPIの"Biomolecules"(IF=4.082)に当研究室のガン(メラノーマ)骨転移の骨基質の形成と深く関与する骨芽細胞の乱れに関する論文がオープンアクセス論文として掲載されました。

Aira Matsugaki*, Yumi Kimura, Ryota Watanabe, Fumihito Nakamura, Ryo Takehana, Takayoshi Nakano*:
Impaired alignment of bone matrix microstructure associated with disorganized osteoblast arrangement in malignant melanoma metastasis,
Biomolecules, 11(2), (2021), 131: 1-9.
https://doi.org/10.3390/biom11020131

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Abstract
Malignant melanoma favors spreading to bone, resulting in a weakened bone with a high fracture risk. Here, we revealed the disorganized alignment of apatite crystals in the bone matrix associated with the homing of cancer cells by developing an artificially controlled ex vivo melanoma bone metastasis model. The ex vivo metastasis model reflects the progressive melanoma cell activation in vivo, resulting in decreased bone mineral density and expression of MMP1-positive cells. Moreover, less organized intercellular connections were observed in the neighboring osteoblasts in metastasized bone, indicating the abnormal and randomized organization of bone matrix secreted by disconnected osteoblasts. Our study revealed that the deteriorated microstructure associated with disorganized osteoblast arrangement was a determinant of malignant melanoma-related bone dysfunction.
Keywords: malignant melanoma; ex vivo metastasis model; bone tissue microstructure; osteoblast

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本日の日刊工業新聞に中野先生のコラム記事が掲載されました。

「親孝行に感謝」
日刊工業新聞、2021年1月19日、朝刊、23面(科学技術・大学)

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日本金属学会誌に組織形成のシミュレーションが早期公開されました。

久保順、小泉雄一郎、石本卓也、中野貴由:
レーザ積層造形における結晶集合組織形成機構解明のための改良CA法によるシミュレーション、
日本金属学会誌, 85, 3, (2021), 103-109.

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Abstract
Metal additive manufacturing (AM) technologies are attracting attentions not only as a forming process but also as microstructure controlling processes. In powder bed fusion (PBF) AM, crystal orientations can be controlled by scanning strategies of energy beam. To optimize microstructures, computer simulations for predicting microstructures play very important roles. In this work, we have developed simulation programs to explain the mechanism of the crystal orientation control. First, we simulated the shape of melt pool by analyzing the heat transfer using apparent heat conductivity when the penetration of laser beam through keyholes was taken into consideration because of the evaporation and accompanying convections. It was assumed that the primary crystal growth direction can be determined by the temperature gradient, and the crystals grow keeping the growth direction as generally recognized. The shapes of simulated melt pools agree well with experimental observations. The modified cellular automaton simulations successfully reproduced two typical textures with different preferential orientations along the building directions of 〈001〉 and 〈011〉 when the bidirectional scanning with and without a rotation of 90° was accomplished between the layers.

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MDPIの"Biomolecules"に当研究室のガン(メラノーマ)骨転移の骨基質の形成と深く関与する骨芽細胞の乱れに関する論文が受理されました。

Aira Matsugaki*, Yumi Kimura, Ryota Watanabe, Fumihito Nakamura, Ryo Takehana, Takayoshi Nakano*:
Impaired alignment of bone matrix microstructure associated with disorganized osteoblast arrangement in malignant melanoma metastasis,
Biomolecules, (2021), in press.

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本日の日刊工業新聞25面に金属3Dプリンタによる耐熱材料の亀裂形成抑制に関する記事が掲載されました。

耐熱材 ひび割れ抑制、阪大 金属3Dプリンター活用
日刊工業新聞、2021年1月13日、朝刊、25面(科学技術・大学)
電子版はこちら

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オステオカルシンの新機能に関する、長崎大小守先生、北海道大網塚先生らとの共同研究成果が、骨代謝学会HPの「1st Author」で紹介されています。

オステオカルシンの新機能に関する、長崎大小守先生、北海道大網塚先生らとの共同研究成果(PLoS Genetics)が、骨代謝学会HPの「1st Author」で紹介されています。
オステオカルシンが、コラーゲンとアパタイトの結晶学的方位関係を制御することを見出した成果を報告しており、引用上位1%論文となり高い注目を浴びています。

オステオカルシンはアパタイト結晶の配向に必要であるが、糖代謝・テストステロン産生・筋量維持には必要でない
Osteocalcin is necessary for the alignment of apatite crystallites, but not glucose metabolism, testosterone synthesis, or muscle mass.
著者: Takeshi Moriishi, Ryosuke Ozasa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Tomoka Hasegawa, Toshihiro Miyazaki, Wenguang Liu, Ryo Fukuyama, Yuying Wang, Hisato Komori, Xin Qin, Norio Amizuka, Toshihisa Komori
雑誌: PLoS Genet. 2020 May 28;16(5):e1008586.

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Thermec2021のproceedingsがMaterials Science Forumに掲載されました。

K. Ueki, S. Yanagihara, K. Ueda, M. Nakai, T. Nakano and T. Narushima:
Improvement of Strength and Ductility by Combining Static Recrystallization and Unique Heat Treatment in Co-20Cr-15W-10Ni Alloy for Stent Application,
Materials Science Forum, 1016, (2021), 1503-1509.

M. Todai, T. Nagase and T. Nakano:
Fabrication of Be-Ta Ti Alloys without Pre-Alloyed Powders via SLM,
Materials Science Forum, 1016, (2021), 1797-1801.

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当研究室の論文が、Most Cited Scripta Materialia Articlesにランキングされました。

当研究室の、SLMによるSUS316Lの高耐食性化に関する論文が、Most Cited Scripta Materialia Articles(2018年以降掲載論文対象)にランキングされました。

Excellent mechanical and corrosion properties of austenitic stainless steel with a unique crystallographic lamellar microstructure via selective laser melting - Open access
Scripta Materialia, Volume 159, January 2019, Pages 89-93
Shi Hai Sun | Takuya Ishimoto | Koji Hagihara | Yusuke Tsutsumi | Takao Hanawa | Takayoshi Nakano*

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論文はこちら

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新年あけましておめでとうございます。

新年あけましておめでとうございます。コロナ禍の中にあって、新しい生活スタイルの中で教育・研究に励みたいと思います。引き続きご指導・ご支援のほどよろしくお願い申し上げます。中野研究室一同

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2020年

阪大整形外科蛯名先生との共同研究論文が、International Journal of Molecular Sciencesにオープンアクセス論文として掲載されました。

Gensuke Okamura, Kosuke Ebina*, Makoto Hirao, Ryota Chijimatsu, Yasukazu Yonetani, Yuki Etani, Akira Miyama, Kenji Takami, Atsushi Goshima, Hideki Yoshikawa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Masayuki Hamada, Takashi Kanamoto, Ken Nakata:
Promoting effect of basic fibroblast growth factor in synovial mesenchymal stem cell-based cartilage regeneration,
International Journal of Molecular Sciences, 22, (2021), 300: 1-16.
https://doi.org/10.3390/ijms22010300

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Abstract
Synovial mesenchymal stem cell (SMSC) is the promising cell source of cartilage regeneration but has several issues to overcome such as limited cell proliferation and heterogeneity of cartilage regeneration ability. Previous reports demonstrated that basic fibroblast growth factor (bFGF) can promote proliferation and cartilage differentiation potential of MSCs in vitro, although no reports show its beneficial effect in vivo. The purpose of this study is to investigate the promoting effect of bFGF on cartilage regeneration using human SMSC in vivo. SMSCs were cultured with or without bFGF in a growth medium, and 2 × 105 cells were aggregated to form a synovial pellet. Synovial pellets were implanted into osteochondral defects induced in the femoral trochlea of severe combined immunodeficient mice, and histological evaluation was performed after eight weeks. The presence of implanted SMSCs was confirmed by the observation of human vimentin immunostaining-positive cells. Interestingly, broad lacunae structures and cartilage substrate stained by Safranin-O were observed only in the bFGF (+) group. The bFGF (+) group had significantly higher O’Driscoll scores in the cartilage repair than the bFGF (−) group. The addition of bFGF to SMSC growth culture may be a useful treatment option to promote cartilage regeneration in vivo.

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幹細胞の配列化制御に関する論文が、スマートプロセス学会誌に受理されました。

松垣あいら*、中村郁仁、竹花諒、藤當翼、福島涼、松坂匡晃、小笹良輔、石本卓也、宮部さやか、中野貴由:
金属3Dプリンティングによる表面構造制御とそれに基づく幹細胞制御 (Control of stem cell fate and function by engineered surface topography using metal additive manufacturing technology),
スマートプロセス学会誌, (2020), accepted. [2021年7月号に掲載予定]

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阪大整形外科蛯名先生との共同研究論文が、International Journal of Molecular Sciencesにオープンアクセス論文として受理されました。

Gensuke Okamura, Kosuke Ebina*, Makoto Hirao, Ryota Chijimatsu, Yasukazu Yonetani, Yuki Etani, Akira Miyama, Kenji Takami, Atsushi Goshima, Hideki Yoshikawa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Masayuki Hamada, Takashi Kanamoto, Ken Nakata:
Promoting effect of basic fibroblast growth factor in synovial mesenchymal stem cell-based cartilage regeneration,
International Journal of Molecular Sciences, (2020), in press.

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純クロムの集合組織形成やクラック形成に対するスキャン長さの影響に関する論文が、"Crystals"にオープンアクセスとして掲載されました。

Ozkan Gokcekaya*, Takuya Ishimoto, Tsubasa Todo, Ryoya Suganuma, Ryo Fukushima, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano*:
Effect of scan length on densification and crystallographic texture formation of pure chromium fabricated by laser powder bed fusion,
Crystals, 11(1), (2020), 9: 1-14.
https://doi.org/10.3390/cryst11010009.

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Abstract
Processing of pure chromium (Cr) encounters substantial challenges due to its high melting point and intrinsic brittleness. Although laser powder bed fusion processing (LPBF) offers a novel processing approach by reaching the temperature required to melt pure Cr, the high ductile-to-brittle transformation temperature (DBTT) of pure Cr prevents the density of the as-built Cr component from reaching the level of industrial acceptance. This study focuses on raising the quality of the as-built pure Cr components to the industrial level while considering the effect of scan length on densification and crystallographic texture. It was found that short scan length induced by feature size improved the density of as-built specimens while strengthening the texture suggesting uniform heat distribution and lower thermal gradients as a result of short time intervals in scanning tracks and layers. It was discovered that cracking caused by residual stress was detrimental to densification due to the DBTT characteristic of pure Cr, which was localized at high-angle grain boundaries (HAGBs) with high misorientation. The decrease in density and misorientation of HAGBs owing to the increase in grain size and texture strength, respectively, improved the density of as-built Cr up to 97.6% and altered its mechanical properties. Therefore, these findings offer new insight into the LPBF processing of metals with high DBTT characteristics.

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純クロムの集合組織形成やクラック形成に対するスキャン長さの影響に関する論文が、"Crystals"にオープンアクセスとして受理されました。

Ozkan Gokcekaya*, Takuya Ishimoto, Tsubasa Todo, Ryoya Suganuma, Ryo Fukushima, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano*:
Effect of scan length on densification and crystallographic texture formation of pure chromium fabricated by laser powder bed fusion,
Crystals, (2020), in press.

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骨形態計測学会誌に論文が受理されました。

松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由:
骨の微細配向化構造形成メカニズム解明のための応力負荷異方性共培養モデル構築、
骨形態計測学会誌、(2020), in press.

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中野研が中心になって、ドイツ、韓国のグループと進めたBioHEA合金のAMを用いた形状制御と強制固溶による強化に関する論文がScripta Materialiaにオープンアクセス掲載されました。

Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Kana Nakano, Markus Weinmann, Christoph Schnitter, Melanie Stenzel, Aira Matsugaki, Takeshi Nagase, Tadaaki Matsuzaka, Mitsuharu Todai, Hyoung Seop Kim, Takayoshi Nakano*: Development of TiNbTaZrMo bio-high entropy alloy (BioHEA) super-solid solution by selective laser melting, and its improved mechanical property and biocompatibility, Scripta Materialia, 194 (2020) 113658; 1-6.
DOI: 10.1016/j.scriptamat.2020.113658
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Abstract
BioHEAs, specifically designed high entropy alloy (HEA) systems for biomedical applications, represent a new era for biometals. However, recent challenges are (1) the poor shape customizability, and (2) the inevitable severe segregation due to the intrinsic fact that HEA is an ultra-multicomponent alloy system. To achieve shape customization and suppression of elemental segregation simultaneously, we used an extremely high cooling rate (~107 K/s) of the selective laser melting (SLM) process. We, for the first time, developed pre-alloyed Ti1.4Nb0.6Ta0.6Zr1.4Mo0.6 BioHEA powders and SLM-built parts with low porosity, customizable shape, excellent yield stress, and good biocompatibility. The SLM-built specimens showed drastically suppressed elemental segregation compared to the cast counterpart, representing realization of a super-solid solution. As a result, the 0.2% proof stress reached 1690 ± 78 MPa, which is significantly higher than that of cast Ti1.4Nb0.6Ta0.6Zr1.4Mo0.6 (1140 MPa). The SLM-built Ti1.4Nb0.6Ta0.6Zr1.4Mo0.6 BioHEA is promising as a next-generation metallic material for biomedical applications.

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中野研メンバーが第3回第7分野講演会(オンライン開催)にてポスター発表を行い、6名が最優秀ポスター賞を受賞しました。

中野研メンバーが第3回第7分野講演会にてポスター発表を行いました。
最優秀ポスター賞の受賞者は以下の6名です。

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〇高瀬文、石本卓也、菅沼諒耶、中野貴由:
高精度X線回折測定によるSLM製βチタンの残留応力と結晶構造の解析、
日本金属学会第3回第7分野講演会最優秀ポスター賞、2020年12月12日、オンライン開催

日比野.jpg

〇日比野真也、藤光利茂、岡田竜太朗、石本卓也、小泉雄一郎、中野貴由:
金属粉末成形法による金属組織制御、
日本金属学会第3回第7分野講演会最優秀ポスター賞、2020年12月12日、オンライン開催

渡邊.jpg

〇渡邊稜太、松垣あいら、石本卓也、中野貴由:
ex vivo骨培養系を用いた外部因子負荷による骨配向化制御、
日本金属学会第3回第7分野講演会最優秀ポスター賞、2020年12月12日、オンライン開催

Tsubasa Todo.jpg

〇藤當翼、石本卓也、中野貴由:
レーザ積層造形法によるタングステンの組織制御、
日本金属学会第3回第7分野講演会最優秀ポスター賞、2020年12月12日、オンライン開催

福島.jpg

〇福島涼、石本卓也、松垣あいら、中野貴由:
金属イオンに基づく骨配向化制御、
日本金属学会第3回第7分野講演会最優秀ポスター賞、2020年12月12日、オンライン開催

松坂.jpg

〇松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由:
応力負荷異方性共培養モデル構築による骨配向化をもたらす応力レスポンス因子解明、
日本金属学会第3回第7分野講演会最優秀ポスター賞、2020年12月12日、オンライン開催

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中野先生が(公社)日本金属学会第27回増本量賞に内定しました。春期講演大会にて授賞式で授与され、受賞講演を行います。

中野貴由:
機能性材料としての骨微細構造配向化機構の解明とそれに基づく骨金属インプラントに関する研究、
2021年3月

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工学研究科のHPに中野研の紹介が掲載されました。

中野先生のインタビューや中野研の紹介が工学部/工学研究科の受験生サイトに掲載されました。
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HPのヒット件数が31万件を突破しました!

HPのヒット件数が31万件を突破しました!

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マテリアル生産科学専攻の動画が新しくなりました。

視聴はこちらより
ぜひご覧ください。

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中野研が中心になって、ドイツ、韓国のグループと進めたBioHEA合金のAMを用いた形状制御と強制固溶による強化に関する論文がScripta Materialiaに受理されました。

Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Kana Nakano , Markus Weinmann, Christoph Schnitter, Melanie Stenzel , Aira Matsugaki , Takeshi Nagase, Tadaaki Matsuzaka, Mitsuharu Todai , Hyoung Seop Kim, Takayoshi Nakano*:
Development of TiNbTaZrMo bio–high entropy alloy (BioHEA) super–solid solution by selective laser melting, and its improved mechanical property and biocompatibility,
Scripta Materialia, (2020) in press.

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阪大整形外科(Bone誌)、福島県立医科大学腎臓内科他(JBMR誌)、阪大歯学研究科口腔病理学(Bone誌)との共同研究成果が、骨代謝学会HPの「1st Author」で紹介されています。

ステロイド性骨粗鬆症モデルマウスの大腿骨欠損修復におけるテリパラチドおよび抗RANKL抗体の併用効果の検討
Combined effect of teriparatide and an anti-RANKL monoclonal antibody on bone defect regeneration in mice with glucocorticoid-induced osteoporosis
著者:Yuki Etani, Kosuke Ebina, Makoto Hirao, Kazuma Kitaguchi, Masafumi Kashii, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Gensuke Okamura, Akira Miyama, Kenji Takami, Atsushi Goshima, Takashi Kanamoto, Ken Nakata, and Hideki Yoshikawa
雑誌:Bone. 2020, Vol. 139, 115525.
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1型アンジオテンシンII受容体(AT-1R)遮断薬は尿毒症に伴う骨の材質特性劣化を緩和する
Type-I Angiotensin II Receptor Blockade Reduces Uremia-induced Deterioration of Bone Material Properties.
著者: Wakamatsu T, Iwasaki Y, Yamamoto S, Matsuo K, Goto S, Narita I, Kazama JJ, Tanaka K, Ito A, Ozasa R, Nakano T, Miyakoshi C, Onishi Y, Fukuma S, Fukuhara S, Yamato H, Fukagawa M, Akizawa T
雑誌: J Bone Miner Res. 2020, doi: 10.1002/jbmr.4159.
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骨芽細胞におけるFam20C過剰発現は、皮質骨の形成と破骨細胞性骨吸収を促進する
Overexpression of Fam20C in osteoblast in vivo leads to increased cortical bone formation and osteoclastic bone resorption.
著者: Katsutoshi Hirose, Takuya Ishimoto, Yu Usami, Sunao Sato, Kaori Oya, Takayoshi Nakano, Toshihisa Komori, Satoru Toyosawa
雑誌: Bone. 2020, Vol. 138, 115414.
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近畿大植木先生、東北大成島研とのCo-Cr-W-Ni生体用合金の組織制御による力学特性向上に関する共同研究成果がMaterials Transactions誌に受理されました。

Kosuke Ueki*, Soh Yanagihara, Kyosuke Ueda, Masaaki Nakai, Takayoshi Nakano and Takayuki Narushima:
Improvement of mechanical properties by microstructural evolution of biomedical Co–Cr–W–Ni alloys with the addition of Mn and Si,
Materials Transactions, (2020), in press.
https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2020300

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石本先生、松垣先生が参加した研究グループの活動報告がまてりあに掲載されました。

堤祐介、石本卓也、上田恭介、丸山晋平、久世哲嗣、松垣あいら、蘆田茉希、陳鵬:
若手研究グループ活動報告 超高耐食性金属材料の開発研究―レーザ積層造形によるマルテンサイト系ステンレス鋼の高耐食性化―、
まてりあ、59, 12, (2020), pp.679-684
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また、まてりあの表紙に造形体が掲載されています。
表紙のPDFはこちら
なお、このデザインはこの号で最終となり、来月からはデザインが一新されます。

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中野先生が分担執筆した「Multi-dimensional Additive Manufacturing」がSpringerから出版されました。

Takayoshi Nakano (Corrected written):
Multi-dimensional Additive Manufacturing,
Springer, (2020) ISBN 978-981-15-7910-3., Selective laser Melting, pp. 3-26.

本はこちらから

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松垣先生が2020年度日本バイオマテリアル学会科学奨励賞を受賞し、受賞講演を行いました。

松垣あいら:
細胞生物学を基軸としたバイオマテリアルによる骨配向化制御、
日本バイオマテリアル学会授賞式・受賞講演会、関西大学、2020年11月30日 15:20-15:40

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中野先生が分担執筆した、ポストパンデミック時代の技術進化を読み解く「テクノロジー・ロードマップ」2021-2030 全産業編が2020年11月30日に発行されました。

中野貴由(分担執筆):
「9-7. 3Dアディティブ・マニュファクチャリング (3D-AM)」、
ポストパンデミック時代の技術進化を読み解くテクノロジー・ロードマップ 2021-2030 全産業編、日経BP社、2020年11月30日発行、pp.392-395, ISBN978-4-296-10735-3.
■著者:93名
■2020年11月30日発行
■レポート:A4判、608ページ
■書籍付属CD-ROM:本体に掲載されたロードマップを収録
■価格
○書籍とオンラインサービスのセット:900,000円+税
○書籍のみ:600,000円+税
■発行:日経BP

https://project.nikkeibp.co.jp/mirai/techroadall/

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中野研の論文が2020年度スマートプロセス学会論文賞を受賞しました。

学術講演会(on line)にて授賞式が執り行われ、田中学会長(接合研)より賞状を受け取るとともに、
ドクターコースの天野さんが受賞講演を行いました。

天野宏紀、山口祐典、佐々木智章、佐藤豊幸、石本卓也、中野貴由
レーザ積層造形における雰囲気中の酸素がスパッタ発生に与える影響
Vol.8, No.3, (2019), pp.102-105.

*事務局に許可を得て撮影したものです。

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日本金属学会誌にAMでの結晶集合組織形成のミクロシミュレーションに関する論文が受理されました。オープンアクセスになります。

久保順、小泉雄一郎、石本卓也、中野貴由:
レーザ積層造形における結晶集合組織形成機構解明のための改良CA法によるミクロシミュレーション、
日本金属学会誌、(2020), in press.
DOI: https://doi.org/10.2320/jinstmet.J2020028

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中野先生が2020年12月2日-12月4日に幕張メッセにて開催される第7回高機能 金属展にて講演を行います。

中野貴由:
生体用ハイエントロピー合金(BioHEA)の開発、
第7回高機能 金属展、2020年12月4日11:45~12:30、幕張メッセ

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【聴講方法】
1. こちらよりお申込ください。
2. 申込み後、受講券がメールにて届くので、印刷・もしくは、スクリーンショットなどで保存ください。
3. e招待券と名刺2枚、受講券を持って当日来場する。
e招待券はこちら

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岡山大学との共同研究として、魚の脊椎骨に見られる層状構造と力学特性に関する研究が"Materials"にオープンアクセスとして掲載されました。

YuYang Jiao, Masahiro Okada, Emilio Satoshi Hara, ShiChao Xie, Noriyuki Nagaoka, Takayoshi Nakano, Takuya Matsumoto*:
Micro-architectural investigation of teleost fish rib inducing pliant mechanical property,
Materials, 13, (2020), 5099;1-9.
doi:10.3390/ma13225099.

論文はこちら
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Abstract:
Despite the fact that various reports have been discussing bone tissue regeneration, precise bone tissue manipulation, such as controlling the physical properties of the regenerated bone tissue, still remains a big challenge. Here, we focused on the teleost fish ribs showing flexible and tough mechanical properties to obtain a deeper insight into the structural and functional features of bone tissue from different species, which would be valuable for the superior design of bone-mimicking materials. Herein, we examined their compositions, microstructure, histology, and mechanical properties. The first rib of Carassius langsdorfii showed a higher Young’s modulus with a small region of chondrocyte clusters compared with other smaller ribs. In addition, highly oriented collagen fibers and osteocytes were observed in the first rib, indicating that the longest first rib would be more mature. Moreover, the layer-by-layer structure of the oriented bone collagen was observed in each rib. These microarchitectural and compositional findings of fish rib bone would give one the useful idea to reproduce such a highly flexible rib bone-like material.

Keywords: bone-like material; mechanical property; orientation; layered structure

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令和2年度卒業アルバムの集合写真撮影を行いました。

令和2年度卒業アルバムの集合写真撮影を行いました。

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魚の脊椎骨に見られる層状構造と力学特性に関する研究が"Materials"にオープンアクセスとして受理されました。

YuYang Jiao, Masahiro Okada, Emilio Satoshi Hara, ShiChao Xie, Noriyuki Nagaoka, Takayoshi Nakano, Takuya Matsumoto*:
Micro-architectural investigation of teleost fish rib inducing pliant mechanical property,
Materials, (2020), in press.

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軽金属学会2020年秋期講演大会にて上山君が優秀ポスター賞を受賞しました。

○上山椋平,萩原幸司,山崎倫昭,河村能人,中野貴由:
ミルフィーユ型マグネシウム合金の塑性変形挙動 、
優秀ポスター賞、軽金属学会2020年秋期講演大会(第139回大会)(@Web on-line)

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新しいAMセンターのパンフレットが完成しました。

新しいAMセンターのパンフレットが完成しました。
これからもより一層研究に邁進してまいります。

詳しくはこちら

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中野先生がセンター長を務める、大阪大学AMセンターの紹介記事が、季刊誌「人とシステム」に掲載されました。

中野先生がセンター長を務める、大阪大学AMセンター(異方性カスタム設計・AM研究開発センター)の紹介記事「モノづくりの未来をAMで拓く研究機関」が、季刊誌「人とシステム」に掲載されました(2020.10)。記事中には、AMセンターの設立の背景、研究開発コンセプトをはじめ、これまでの取り組みと成果、将来展望まで、現地取材に基づいて記載されています。とりわけ、AMセンター中心メンバーによる、「異方性」を切り口とした取り組みの紹介が見どころです。ぜひご覧ください。

掲載サイトはこちら
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中野先生がJTM関西セミナー「信頼性の現状と展望」にて基調講演を行いました。

中野貴由:
金属三次元積層造形法(AM)による形状・材質制御に基づく高機能化、
基調講演、メルパルク新大阪、2020年11月5日(木)13:40~15:00

HPはこちら

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中野先生が分担執筆した、ポストパンデミック時代の技術進化を読み解く「テクノロジー・ロードマップ」2021-2030 全産業編が2020年11月30日に発行されます。

中野貴由(分担執筆):
「9-7. 3Dアディティブ・マニュファクチャリング (3D-AM)」、
ポストパンデミック時代の技術進化を読み解くテクノロジー・ロードマップ 2021-2030 全産業編、日経BP社、2020年11月30日発行.

■著者:93名
■2020年11月30日発行
■レポート:A4判、608ページ
■書籍付属CD-ROM:本体に掲載されたロードマップを収録
■価格
○書籍とオンラインサービスのセット:900,000円+税
○書籍のみ:600,000円+税
■発行:日経BP

https://project.nikkeibp.co.jp/mirai/techroadall/

 

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まてりあに解説記事が掲載されています。さらに、ポスター賞、まてりあ論文賞、奨励賞の受賞者として中野研の多数が掲載されています。

松垣あいら、中野貴由:
細胞および骨基質の配向化機序に基づく骨機能化誘導、
まてりあ、59 [11]、(2020)、594-599.

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まてりあ11月号全体はこちら(中野研のまてりあ記事の図面が表紙に採用されています)

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The 14th World Conference on Titanium (Ti 2019)の国際会議論文2報がオープンアクセスとして掲載されました。

Takayoshi Nakano, Takuya Ishimoto, Aira Matsugaki, Koji Hagihara, Yuichiro Koizumi and Ryosuke Ozasa:
Control of crystallographic orientation by metal additive manufacturing process of β-type Ti alloys based on the bone tissue anisotropy,
MATEC Web of Conferences 321, (2020), 05002: 1-11.
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Abstract
Variation in the scanning strategy for β-type Ti alloys during additive manufacturing (AM) enables the fabrication of a singlecrystal-like microstructure possessing a crystallographic texture, in which the low-Young’s modulus-<100> direction is aligned along a specific direction. Thus, metal biomaterial with low elasticity, comparable to the bone Young’s modulus, can be developed by AM, which will contribute to suppress the stress shielding of bone and prevent degradation of bone tissue anisotropy.

M. Niinomi*, T. Akahori, M. Nakai, Y. Koizumi, A. Chiba, T. Nakano, T. Kakeshita, Y. Yamabe-Mitarai, S. Kuroda, N. Motohashi, Y. Itsumi, T. Choda:
Quantitative relationship between microstructural factors and fatigue life of Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4 Mo (Ti-17) fabricated using a 1500-ton forging simulator,
MATEC Web of Conferences 321, (2020), 11015; 1-5.
論文はこちら
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Abstract
The microstructures, tensile properties, and fatigue lives of the forged Ti-17 using a 1500-ton forging simulator subjected to different solution treatments and a common aging treatment under both load- and strain-controlled conditions to evaluate high cycle fatigue and low cycle fatigue lives, respectively were examined. Then, the tensile properties, microstructures, and relationships between fatigue lives and the microstructural factors were discussed.

The fatigue limit under load-controlled conditions increases with increasing solution treatment temperature up to 1143 K, which is in the (α + β) region. However, it decreases with further increase in the solution treatment temperature to 1203 K in the b region. The fatigue ratio at fatigue limit is increasing with decreasing solution treatment temperature, namely increasing the volume fraction of the primary α phase, and it relates well qualitatively with the volume fraction of the primary α phase when the solution treatment temperature is less than the b transus temperature. The fatigue life under strain-controlled conditions to evaluate the low cycle fatigue life increases with decreasing solution treatment temperature, namely increasing the volume fraction of the primary α phase. The fatigue life under strain-controlled conditions to evaluate the low cycle fatigue life relates well quantitatively with the tensile true strain at breaking of the specimen and the volume fraction of the primary α phase for each total strain range.

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無機マテリアル学会誌に論文が受理されました。

李誠鎬、永田夫久江、加藤且也、中野貴由、春日敏宏:
リン酸カルシウム系インバートガラスへのAl2O3添加による化学耐久性の向上(Improving chemical durability of calcium phosphate invert glasses by Al2O3 addition)、
無機マテリアル学会誌、(2020) in press.

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第35回秋期講演大会の優秀ポスター賞の賞状が届きました

日本金属学会2020年秋期講演大会における、第33回優秀ポスター賞の賞状が到着しました。

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受賞者4名の集合写真

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〇⼭岡祐介、⼩笹良輔、中野貴由:
リン代謝不全における⾻微細構造と⾻⼒学機能の破綻
日本金属学会第35回優秀ポスター賞、2020年9月15日

2020金属学会松本2.jpg

〇松本峻、松垣あいら、中野貴由:
マクロファージ活性に応じた⾻芽細胞配列変化
日本金属学会第35回優秀ポスター賞、2020年9月15日

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〇森⽥尚昂、⽯本卓也、⽊村恒太、中野貴由:
レーザ積層造形法を⽤いた階層的構造制御による異⽅性機能設計
日本金属学会第35回優秀ポスター賞、2020年9月15日

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〇*上⼭椋平、萩原幸司、⼭崎倫昭、河村能⼈、中野貴由:
ミルフィーユ型Mg合⾦単結晶の⼒学特性
日本金属学会第35回優秀ポスター賞、2020年9月15日

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中野先生が「第3回名古屋クルマの軽量化技術展」名古屋軽量化革新フォーラム 2020で招待講演を行いました。

中野貴由
金属3D プリンティングで開拓する原子配列制御の世界
招待講演、ポートメッセなごや、2020年10月22日(木)15:00~16:30

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東京慈恵医大小児科・整形外科との共同研究がオープンアクセスとして「Molecular Therapy- Methods & Clinical Development」誌へ掲載されました。

Miho Wada, Yohta Shimada, Sayoko Iizuka, Natsumi Ishii, Hiromi Hiraki, Toshiaki Tachibana, Kazuhiro Maeda, Mitsuru Saito, Shoutaro Arakawa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hiroyuki Ida, Toya Ohashi, Hiroshi Kobayashi*:
Ex-vivo gene therapy treats bone complications of mucopolysaccharidosis type II mouse models through bone remodeling reactivation, Molecular Therapy- Methods & Clinical Development, Volume 19, 11 December 2020, pp.261-274.

論文はこちら
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ABSTRACT
Mucopolysaccharidosis type II is a disease caused by organ accumulation of glycosaminoglycans due to iduronate 2-sulfatase deficiency. This study investigated the pathophysiology of the bone complications associated with mucopolysaccharidosis II and the effect of lentivirus-mediated gene therapy of hematopoietic stem cells on bone lesions of mucopolysaccharidosis type II mouse models in comparison with enzyme replacement therapy. Bone volume, density, strength, and trabecular number were significantly higher in the untreated mucopolysaccharidosis type II mice than in wild type. Accumulation of glycosaminoglycans caused reduced bone metabolism. Specifically, persistent high serum iduronate 2-sulfatase levels and release of glycosaminoglycans from osteoblasts and osteoclasts in mucopolysaccharidosis type II mice that had undergone gene therapy reactivated bone lineage remodeling, subsequently reducing bone mineral density, strength, and trabecular number to a similar degree as that observed in wild type mice. Bone formation, resorption parameters, and mineral density in the diaphysis edge did not appear to have been affected by the irradiation administered as a pre-treatment for gene therapy. Hence, the therapeutic effect of gene therapy on the bone complications of mucopolysaccharidosis type II mice possibly outweighed that of enzyme replacement therapy in many aspects.

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中野先生が日本整形外科学会の基礎学術集会て招待講演を行いました。

中野貴由:
配向性を考慮した三次元積層造形インプラントと骨形成、
第35回日本整形外科学会基礎学術集会(招待講演)、(オンライン開催)、2020年10月15日

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本日の日刊工業新聞に炎症性サイトカインによる骨脆弱化の記事が掲載されました。

サイトカイン、骨脆弱化―阪大、炎症性疾患の因子発見
日刊工業新聞、2020年10月15日、朝刊、21面(科学技術・大学)

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2020年10月12日(月) 13:00~18:00に 大阪大学 工学研究科 テクノアリーナ デジタル造形工学 第1回フォーラム(Web開催)が中野先生を主査として開催されました。

2020年10月12日(月) 13:00~18:00に 大阪大学 工学研究科 テクノアリーナ デジタル造形工学 第1回フォーラム(Web開催)が中野先生を主査として開催されました。
参加者は250名で盛況なフォーラムとなりました。

―――――――――プログラム――――――――――――――――
13:00‐13:10
◆ 開会挨拶
中野 貴由教授(大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻)
講演
13:10‐13:30
1「大阪大学工学研究科の戦略とテクノアリーナ」
馬場口 登 教授(大阪大学 大学院工学科 研究科長)

13:30‐14:00
2「分子配向性が機能を生み出す異方性3D造形の世界」
尾崎 雅則 教授(大阪大学 大学院工学研究科 電気電子情報通信工学専攻)

14:00‐14:30
3「生体骨に学ぶ異方性と金属3Dプリンタの奏でる材料科学の世界」
中野 貴由 教授(大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻)

14:40‐15:10
4「バイオとプリンタの融合による医療・食料分野における新たなモノづくりへの挑戦」
松崎 典弥 教授 (大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻)

15:10‐15:40
5「3D プリントにおけるサイバーフィジカルシステムとモノづくり」
小泉 雄一郎 教授(大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻)

15:50‐16:20
6「ミクロ不安定性に基礎をおく機能構造の実現に向けた理論応用力学アプローチ」
中谷 彰宏 教授(大阪大学 大学院工学研究科 機械工学専攻)

16:20‐16:50
7「フューチャー・デザインから考えるモノづくりイノベーション」
原 圭史郎 教授(大阪大学 大学院工学研究科附属フューチャーイノベーションセンター)

17:20‐17:50
8「世界のモノつくりの未来」
前川 篤 阪大招聘教授 (TRAFAM理事長、元三菱重工業副社長)

17:20‐17:50
総合討議 / まとめ
(ファシリテーター:林 高史 教授(大阪大学 大学院工学研究科附属 フューチャーイノベーションセンター センター長)

17:50‐18:00
◆ 閉会挨拶
林 高史 教授(大阪大学 大学院工学研究科附属 フューチャーイノベーションセンター センター長)

交流会
18:00 - WEB 交流会(参加費 無料)

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新潟大医学部、福島県立医大、大分県立看護科学大との、Type-I Angiotensin II受容体ブロックによる尿毒症由来の骨材質劣化の抑制効果に関する共同研究成果が、Journal of Bone and Mineral Research (JBMR)にopen accessとして正式に掲載されました。

Takuya Wakamatsu, Yoshiko Iwasaki, Suguru Yamamoto, Koji Matsuo, Shin Goto, Ichiei Narita, Junichiro J Kazama, Kennichi Tanaka, Akemi Ito, Ryosuke Ozasa, Takayoshi Nakano, Chisato Miyakoshi, Yoshihiro Onishi, Shingo Fukuma, Shunichi Fukuhara, Hideyuki Yamato, Masafumi Fukagawa, Tadao Akizawa:
Type I Angiotensin II Receptor Blockade Reduces Uremia‐Induced Deterioration of Bone Material Properties, (2020), https://doi.org/10.1002/jbmr.4159

論文はこちら
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ABSTRACT
Chronic kidney disease (CKD) is associated with a high incidence of fractures. However, the pathophysiology of this disease is not fully understood, and limited therapeutic interventions are available. This study aimed to determine the impact of type 1 angiotensin II receptor blockade (AT‐1RB) on preventing CKD‐related fragility fractures and elucidate its pharmacological mechanisms. AT‐1RB use was associated with a lower risk of hospitalization due to fractures in 3276 patients undergoing maintenance hemodialysis. In nephrectomized rats, administration of olmesartan suppressed osteocyte apoptosis, skeletal pentosidine accumulation, and apatite disorientation, and partially inhibited the progression of the bone elastic mechanical properties, while the bone mass was unchanged. Olmesartan suppressed angiotensin II‐dependent oxidation stress and apoptosis in primary cultured osteocytes in vitro. In conclusion, angiotensin II‐dependent intraskeletal oxidation stress deteriorated the bone elastic mechanical properties by promoting osteocyte apoptosis and pentosidine accumulation. Thus, AT‐1RB contributes to the underlying pathogenesis of abnormal bone quality in the setting of CKD, possibly by oxidative stress. © 2020 The Authors. Journal of Bone and Mineral Research published by Wiley Periodicals LLC on behalf of American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR).

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金属AMによる組織制御でCrの耐酸化性が向上することを示した東北大成島研との共同研究論文が、「Additive Manufacturing」誌(Elsevier)にPre-Proofとしてopen accessで掲載されました。

Ozkan Gokcekaya, Naohiro Hayashi, Takuya Ishimoto, Kyosuke Ueda, Takayuki, Narushima, Takayoshi Nakano*: Crystallographic orientation control of pure chromium via laser powder-bed fusion and improved high temperature oxidation resistance,
Additive Manufacturing, (2020), 101624
https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101624

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Abstract
This is the first comprehensive study on the development of a cubic crystallographic texture in pure chromium (Cr) manufactured using laser powder bed fusion (LPBF) with different laser energy densities to alter its microstructure and high-temperature oxidation behavior. An increase in the laser energy density led to the formation of a strong crystallographic texture, which was preferentially oriented in the (100) plane, and there were microstructural improvements in the pure Cr. The grain size of the (100)-oriented Cr was larger than that of the randomly oriented Cr. In addition, the high-angle grain boundary and coincident site lattice (CSL) boundary characteristics were altered. The (100)-oriented Cr exhibited a decrease in the oxide thickness that was due to the decrease in the grain boundary density with a larger grain size and an increase in the CSL boundary ratio. In contrast, the Cr with a random texture showed higher oxidation kinetics and spallation of the oxide layer. The oxidation kinetics of the pure Cr manufactured using LPBF obeyed the parabolic rate law. However, the crystal orientation affected the oxidation of the Cr as the (100)-oriented pure Cr displayed a lower parabolic rate constant, indicating that the (100)-oriented Cr was oxidation-resistant. This is the first report to demonstrate the cubic crystallographic texture formation and the improvement of high-temperature oxidation resistance in Cr manufactured using LPBF.

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大阪大学工学部・工学研究科のHPおよびSNSに中野先生のインタビュー記事が掲載されます。

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大阪大学歯学研究科との共同研究成果がPLOS ONE誌にオープンアクセスとして掲載されました。

Saori Matsui, Naomichi Yoneda, Hazuki Maezono*, Katsutaka Kuremoto, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hiromichi Yumoto, Shigeyuki Ebisu, Yuichiro Noiri, Mikako Hayashi:
Assessment of the functional efficacy of root canal treatment with high frequency waves in rats,
PLoS ONE 15(9), e0239660.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0239660.

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Abstract

The purpose of this study was to develop a high-frequency wave therapy model in rats and to investigate the influence of high-frequency waves on root canal treatment, which may provide a novel strategy for treating apical periodontitis. Root canal treatments with and without high-frequency wave irradiation were performed on the mandibular first molars of 10-week-old male Wistar rats. The mesial roots were evaluated radiologically, bacteriologically, and immunohistochemically. At 3 weeks after root canal treatment, lesion volume had decreased significantly more in the irradiated group than in the non-irradiated group, indicating successful development of the high-frequency therapy model. The use of high-frequency waves provided no additional bactericidal effect after root canal treatment. However, high-frequency wave irradiation was found to promote healing of periapical lesions on the host side through increased expression of fibroblast growth factor 2 and transforming growth factor-β1 and could therefore be useful as an adjuvant nonsurgical treatment for apical periodontitis.

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2020年秋期講演⼤会 (第35回)優秀ポスター賞に中野研関係者の4件が選ばれました。

2020年秋期講演⼤会 (第35回)優秀ポスター賞受賞者(*は発表者)

〇*⼭岡祐介、⼩笹良輔、中野貴由:
リン代謝不全における⾻微細構造と⾻⼒学機能の破綻

〇*松本峻、松垣あいら、中野貴由:
マクロファージ活性に応じた⾻芽細胞配列変化

〇*森⽥尚昂、⽯本卓也、⽊村恒太、中野貴由:
レーザ積層造形法を⽤いた階層的構造制御による異⽅性機能設計

〇*上⼭椋平、萩原幸司、⼭崎倫昭、河村能⼈、中野貴由:
ミルフィーユ型Mg合⾦単結晶の⼒学特性

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中野研メンバーが日本金属学会2020年秋期講演(第167回)大会(オンライン開催)に参加しました。

中野先生と石本先生は生体材料基礎・生体応答(1)セッションにて、小笹先生は生体材料設計開発・臨床セッションにて座長を行いました。
発表は以下の通りです。

奨励賞受賞講演

○小笹良輔:金属材料工学に基づく生体硬組織の集合組織形成機構に関する研究

口頭発表

○石本卓也、中野貴由
骨欠損部への配向化再生骨の誘導

○松垣あいら、原田樹、中野貴由
悪性腫瘍形成による骨微細構造破綻機構

○伊藤志将、石本卓也、堤祐介、塙隆夫、孫世海、中野貴由
金属AMによるステンレス鋼の材質特性制御

○菅沼諒耶、石本卓也、高岸洋一、山上達也、中野貴由
レーザ積層造形法による結晶集合組織制御のための熱拡散シミュレーション

○竹花諒 松垣あいら、川原公介、二宮孝文、中野貴由
レーザ誘起周期表面構造による骨芽細胞および骨基質配向化制御

○藤當翼、石本卓也、木村恒太、Gokcekaya Ozkan、日比野真也、藤光利茂、東誠、井頭賢一郎、中野貴由
金属レーザ積層造形法によるNi基超合金の造型

○中野加菜、小笹良輔、石本卓也、松垣あいら、永瀬丈嗣、當代光陽、中野貴由
レーザ積層造形法によるBioHEAの作製と特異組織形成

○中村郁仁、小笹良輔、中野貴由
妊娠および授乳関連性骨粗鬆症における骨微細構造とヤング率の変化

○福島涼、石本卓也、松垣あいら、大路博、中野貴由
亜鉛を起点とした骨力学機能制御機構

○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
応力負荷異方性共培養モデル構築によるオステオサイトを起点とした骨芽細胞配列化制御機構の解明

○榊茂之、長谷部恵、石本卓也、中野貴由
異方性β型チタンを最適回転配置したボーンプレートの自動設計富士ゼロックス

ポスター発表

○松本峻、松垣あいら、中野貴由
マクロファージ活性に応じた骨芽細胞配列変化

○森田尚昂、石本卓也、木村恒太、中野貴由
レーザ積層造形法を用いた階層的構造制御による異方性機能設計

○山岡祐介、小笹良輔、中野貴由
リン代謝不全における骨微細構造と骨力学機能の破綻

○田中健嗣、若林誠、松垣あいら、孫世海、木村恒太、中野貴由
材料表面形状による間葉系幹細胞配列化制御

○西川侑希、石本卓也、松垣あいら、小笹良輔、永瀬丈嗣、中野貴由
レーザ積層造形法による生体用ハイエントロピー合金の造形

○上山椋平、萩原幸司、山崎倫昭、河村能人、中野貴由
ミルフィーユ型Mg合金単結晶の力学特性

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日本金属学会で受賞した中野研3名の賞状が届きました。

○中野貴由、石本卓也:「チタンならびにチタン合金のAdditive Manufacturingプロセス」に対して
日本金属学会 第10回まてりあ論文賞

○小笹良輔:「金属材料工学に基づく生体硬組織の集合組織形成機構に関する研究」
日本金属学会 第30回奨励賞(学術部門)

中野先生賞状2020.png

石本先生賞状.png

小笹先生賞状.png

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金属AMによる組織制御でCrの耐酸化性が向上することを示した東北大成島研との共同研究論文が、「Additive Manufacturing」誌(Elsevier)に受理されました。

Ozkan Gokcekaya, Naohiro Hayashi, Takuya Ishimoto, Kyosuke Ueda, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano*:
Crystallographic orientation control of pure chromium via laser powder-bed fusion and improved high temperature oxidation resistance,
Additive Manufacturing, (2020), in press.

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2020年10月12日(月) 13:00~18:00に 大阪大学 工学研究科 テクノアリーナ デジタル造形工学 第1回フォーラム(Web開催)が中野先生を主査として開催されます。

2020年10月12日(月) 13:00~18:00に 大阪大学 工学研究科 テクノアリーナ デジタル造形工学 第1回フォーラム(Web開催)が中野先生を主査として開催されます。無料ですので多くの方にご登録をお願いいたします。
―――――――ご案内――――――――――――――――――
大阪大学 大学院工学研究科 テクノアリーナ
デジタル造形工学:異方性/等方性の視点から見たモノづくり
第1回フォーラム (Web講演形式)
2020年10月12日(月) 13:00~18:00
(その後、Web懇親会を予定)
―――――――フォーラム参加申込み方法―――――――――
下記ホームページより参加登録をよろしくお願い致します。

https://forms.gle/hnHyDPDx12ZZZm2FA

参加申込み締め切り
2020年10月5日(月) 17:00 まで
――――――――――――――――――――――――――――
―――――――問合せ先―――――――――――――――――
大阪大学 大学院工学研究科附属フューチャーイノベーションセンター
TEL:06-6879-7195(内線 7195)
MAIL:forum@cfi.eng.osaka-u.ac.jp(岩堀・竹内)http://www.cfi.eng.osaka-u.ac.jp

大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻
教授 中野 貴由 MAIL:nakano@mat.eng.osaka-u.ac.jp
―――――――プログラム――――――――――――――――
13:00‐13:10
◆ 開会挨拶
中野 貴由教授(大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻)

講演
13:10‐13:30
1「大阪大学工学研究科の戦略とテクノアリーナ」
馬場口 登 教授(大阪大学 大学院工学科 研究科長)

13:30‐14:00
2「分子配向性が機能を生み出す異方性3D造形の世界」
尾崎 雅則 教授(大阪大学 大学院工学研究科 電気電子情報通信工学専攻)

14:00‐14:30
3「生体骨に学ぶ異方性と金属3Dプリンタの奏でる材料科学の世界」
中野 貴由 教授(大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻)

14:40‐15:10
4「バイオとプリンタの融合による医療・食料分野における新たなモノづくりへの挑戦」
松崎 典弥 教授 (大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻)

15:10‐15:40
5「3D プリントにおけるサイバーフィジカルシステムとモノづくり」
小泉 雄一郎 教授(大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻)

15:50‐16:20
6「ミクロ不安定性に基礎をおく機能構造の実現に向けた理論応用力学アプローチ」
中谷 彰宏 教授(大阪大学 大学院工学研究科 機械工学専攻)

16:20‐16:50
7「フューチャー・デザインから考えるモノづくりイノベーション」
原 圭史郎 教授(大阪大学 大学院工学研究科附属フューチャーイノベーションセンター)

17:20‐17:50
8「世界のモノつくりの未来」
前川 篤 阪大招聘教授 (TRAFAM理事長、元三菱重工業副社長)

17:20‐17:50
総合討議 / まとめ
(ファシリテーター:林 高史 教授(大阪大学 大学院工学研究科附属 フューチャーイノベーションセンター センター長)

17:50‐18:00
◆ 閉会挨拶
林 高史 教授(大阪大学 大学院工学研究科附属 フューチャーイノベーションセンター センター長)

懇親会
18:00~ WEB 交流会(参加費 無料)
※WEB 交流会についての詳細は、後日、参加登録していただいた連絡先(メールアドレス)にご連絡させていただきます。

――――――――――――――――――――――――――――――――

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10月28日に中野研の参画するSIPの成果報告会2020がオンライン開催され、中野先生もC領域長として講演します。

SIP成果報告会2020を視聴するには、参加登録をしていただく形式となっております(無料)。
以下から参加登録をお願いいたします。

成果報告会2020webサイト:https://www.jst.go.jp/sip/p05/topics/20201028.html

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東京慈恵医大小児科・整形外科との共同研究がオープンアクセスとして「Molecular Therapy- Methods & Clinical Development」誌へ受理されました。

Miho Wada, Yohta Shimada, Sayoko Iizuka, Natsumi Ishii, Hiromi Hiraki, Toshiaki Tachibana, Kazuhiro Maeda, Mitsuru Saito, Shoutaro Arakawa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hiroyuki Ida, Toya Ohashi, Hiroshi Kobayashi*:
Ex-vivo gene therapy treats bone complications of mucopolysaccharidosis type II mouse models through bone remodeling reactivation, Molecular Therapy- Methods & Clinical Development, (2020), in press.

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炎症性サイトカインのIL-6が骨配向性を低下することを示した論文がInternational Journal of Molecular Sciencesに掲載されました。

Aira Matsugaki, Shun Matsumoto, Takayoshi Nakano*:
A novel role of interleukin-6 as a regulatory factor of inflammation-associated deterioration in osteoblast arrangement,
International Journal of Molecular Sciences, 21 [18], (2020), 6659: 1-11.
https://doi.org/10.3390/ijms21186659.

論文はこちら

Abstract
Inflammatory disorders are associated with bone destruction; that is, deterioration in bone cell activities are under the control of the innate immune system. Macrophages play a central role in innate immunity by switching their polarized phenotype. A disturbed immune system causes aberrance in the ordered bone matrix microarrangement, which is a dominant determinant of bone tissue functionalization. However, the precise relationship between the immune system and bone tissue organization is unknown. In this study, the controlled in vitro co-culture assay results showed that M1-polarized macrophages disrupted the osteoblast alignment, which directly modulate the oriented bone matrix organization, by secreting pro-inflammatory cytokines. Notably, interleukin-6 was found to be a key regulator of unidirectional osteoblast alignment. Our results demonstrated that inflammatory diseases triggered bone dysfunction by regulating the molecular interaction between the immune system and bone tissue organization. These findings may contribute to the development of therapeutic targets for inflammatory disorders, including rheumatoid arthritis.

Keywords: macrophage; osteoblast; cell arrangement; bone microstructure; interleukin-6

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大阪大学歯学研究科との共同研究成果がPLOS ONE誌に受理されました。

Saori Matsui, Naomichi Yoneda, Hazuki Maezono*, Katsutaka Kuremoto, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hiromichi Yumoto, Shigeyuki Ebisu, Yuichiro Noiri, Mikako Hayashi:
Assessment of the functional efficacy of root canal treatment with high frequency waves in rats,
PLOS ONE, (2020) in press.

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炎症性サイトカインのIL-6が骨配向性を低下することを示した論文がInternational Journal of Molecular Sciencesに受理されました。

Aira Matsugaki, Shun Matsumoto, Takayoshi Nakano*:
A novel role of interleukin-6 as a regulatory factor of inflammation-associated deterioration in osteoblast arrangement,
International Journal of Molecular Sciences, (2020) in press.

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松垣あいら先生が日本バイオマテリアル学会2020年度科学奨励賞に内定いたしました。

松垣あいら先生が日本バイオマテリアル学会2020年度科学奨励賞に内定いたしました。
表彰式および受賞講演は11月に関西大学で執り行われます。

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日本金属学会秋賞で中野研の4名が受賞します。

Webなので受賞式はありません。ただし、小笹先生と日比野さんは受賞講演を行います。

○小笹良輔:「金属材料工学に基づく生体硬組織の集合組織形成機構に関する研究」
日本金属学会 第30回奨励賞(学術部門)

○日比野真也(川崎重工業&中野研D1):「金属粉末射出成形により作製されたNi基耐熱合金の結晶粒界制御技術の開発」
日本金属学会 第30回奨励賞(技術部門)

○中野貴由、石本卓也:「チタンならびにチタン合金のAdditive Manufacturingプロセス」に対して
日本金属学会 第10回まてりあ論文賞

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大阪府立大学獣医学部との「獣医療におけるカスタムメイドプレートによる応力遮蔽の骨配向性への影響」に関する論文が、PLoS ONEにオープンアクセスとして掲載されました

Keiichiro Mie, Takuya Ishimoto, Mari Okamoto, Yasumasa Iimori, Kazuna Ashida, Karin Yoshizaki, Hidetaka Nishida, Takayoshi Nakano, Hideo Akiyoshi*:
Impaired bone quality characterized by apatite orientation under stress shielding following fixing of a fracture of the radius with a 3D printed Ti-6Al-4V custom-made bone plate in dogs,
PLoS ONE, 15(9), (2020), e0237678.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0237678

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Abstract
Custom-made implants have recently gained attention in veterinary medicine because of their ability to properly fit animal bones having a wide variety of shapes and sizes. The effect of custom-made implants on bone soundness and the regeneration process is not yet clear. We fabricated a 3D printed Ti-6Al-4V custom-made bone plate that fits the shape of the dog radius, and placed it into the radius where an osteotomy had been made. The preferential orientation of the apatite c-axis contributes to the mechanical integrity of the bone and is a reliable measure of bone quality. We determined this parameter as well as the bone shape and bone mineral density (BMD). The bone portion which lies parallel to the bone plate exhibited bone resorption, decreased BMD, and significant degradation of apatite orientation, relative to the portion outside the plate, at 7 months after the operation. This demonstrates the presence of stress shielding in which applied stress is not transmitted to bone due to the insertion of a stiff bone plate. This reduced stress condition clearly influences the bone regeneration process. The apatite orientation in the regenerated site remained different even after 7 months of regeneration, indicating insufficient mechanical function in the regenerated portion. This is the first study in which the apatite orientation and BMD of the radius were evaluated under conditions of stress shielding in dogs. Our results suggest that assessment of bone repair by radiography can indicate the degree of restoration of BMD, but not the apatite orientation.

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本日の日刊工業新聞20面に中野研と産総研との共同研究に関する記事が掲載されています。

骨密度・構造 同時に再建、細胞足場材を開発
日刊工業新聞、2020年9月1日、朝刊、20面(科学技術・大学)
電子版はこちら

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豊田元工学研究科長が主催する新鋭経営会で中野先生が特別講演を行いました。

中野貴由:
金属 3D プリンタによる組織制御を基軸にした構造体の高機能化、
第55回新鋭経営会、2020年 8月29 日(土)13:00~18:30(講演は13時~15時)
場所:神戸大学梅田インテリジェントラボラトリ(大阪教室)(大阪市北区鶴野町 1-9 梅田ゲートタワー8 階)

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本日の日刊工業新聞朝刊に中野先生のコラムが掲載されました。

「柔軟性必要に」
日刊工業新聞、2020年8月24日、 朝刊、 23面(科学技術・大学)

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シンガポールで活躍するDr. Pan Wang先生と中野先生らがMDPIの"Crystals"でAdditive Manufacturingに関する特集号を組んでいます。

皆さん是非投稿してください。

Special Issue "Additive Manufacturing: Materials, Processing, Characterization and Applications"

Special Issue Editors
202008131.png Dr. Pan Wang Website
Guest Editor
Scientist in Singapore Institute of Manufacturing Technology, 73 Nanyang Drive, 637662, Singapore
Interests: metal additive manufacturing; high-performance metallic powder; design and optimization of new structures; high-throughput microstructure analysis; phase transformation and deformation behavior

202008132.png Dr. Takayoshi Nakano Website SciProfiles
Co-Guest Editor
Distinguished Professor in Division of Materials and Manufacturing Science, Graduate School of Engineering, Osaka University, Suita, Osaka 565-0871, Japan
Interests: metal additive manufacturing with the heat source of laser or electron beam; crystallographic texture control, Crystal growth; anistotropic/ isotropic properties; Biocompatibility; Biomaterial & Aerospace applications

202008133.png Dr. Jiaming Bai Website
Co-Guest Editor
Assistant Professor in Department of Mechanical and Energy Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen, 518055, China
Interests: additive manufacturing, nanocomposites, ceramics, functional structures

詳しくはこちら

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新家先生との共同研究論文がJournal of Materials Engineering and Performanceに掲載されました。

Qiang Li*, Ran Zhang, Junjie Li, Qiang Qi, Xuyan Liu, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi*, Takayoshi Nakano: Microstructure, Mechanical Properties, and Springback of Ti-Nb Alloys Modified by Mo Addition,
Journal of Materials Engineering and Performance, (2020), online.
https://doi.org/10.1007/s11665-020-05000-8

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Abstract
A series of Ti-(38-2x)Nb-xMo (wt.%) alloys are designed using 1% Mo to replace 2% Nb in order to gradually increase the β stability and obtain a low springback. The α″ phase is exhibited in Ti-38Nb and suppressed with an increasing Mo content. The Ti-38Nb and Ti-34Nb-2Mo alloys show stress-induced α″ martensite transformations during cold rolling and double yielding behavior in tensile tests. The Ti-30Nb-4Mo and Ti-26Nb-6Mo alloys exhibit nonlinear deformation owing to the metastable β phase. With an increase in the Mo content, Young’s modulus increases slightly from 68 GPa in Ti-38Nb to 73 GPa in Ti-26Nb-6Mo, owing to the increase in β stability. Mo shows a solution strengthening effect that gradually increases the tensile strength. Although a higher Young’s modulus was not observed to be induced through deformation in Ti-(38-2x)Nb-xMo alloys, low springback was obtained according to the three-point bending loading–unloading test. In particular, the Ti-38Nb and Ti-34Nb-2Mo alloys with stress-induced α″ martensite transformations exhibit low yielding stress and are thus easily deformed. The deformed α″ phase hardly reverts to the β matrix after unloading, and therefore, the plastic deformation is maintained.

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新潟大医学部、福島県立医大、大分県立看護科学大との、Type-I Angiotensin II受容体ブロックによる尿毒症由来の骨材質劣化の抑制効果に関する共同研究成果が、Journal of Bone and Mineral Research (JBMR)にオープンアクセス論文として掲載されました。

Takuya Wakamatsu, Yoshiko Iwasaki, Suguru Yamamoto, Koji Matsuo, Shin Goto, Ichiei Narita, Junichiro J. Kazama*, Kennichi Tanaka, Akemi Ito, Ryosuke Ozasa, Takayoshi Nakano, Chisato Miyakoshi, Yoshihiro Onishi, Shingo Fukuma, Shunichi Fukuhara, Hideyuki Yamato, Masafumi Fukagawa, Tadao Akizawa:
Type-I Angiotensin II Receptor Blockade Reduces Uremia-induced Deterioration of Bone Material Properties,
Journal of Bone and Mineral Research (JBMR), (2020), online.
https://doi.org/10.1002/jbmr.4159

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Abstract
Chronic kidney disease (CKD) is associated with a high incidence of fractures. However, the pathophysiology of this disease is not fully understood, and limited therapeutic interventions are available. This study aimed to determine the impact of type‐1 angiotensin II receptor blockade (AT‐1RB) on preventing CKD‐related fragility fractures and elucidate its pharmacological mechanisms. AT‐1RB use was associated with a lower risk of hospitalization due to fractures in 3276 patients undergoing maintenance hemodialysis. In nephrectomized rats, administration of olmesartan suppressed osteocyte apoptosis, skeletal pentosidine accumulation and apatite disorientation, and partially inhibited the progression of the bone elastic mechanical properties, while the bone mass unchanged. Olmesartan suppressed angiotensin II‐dependent oxidation stress and apoptosis in primary cultured osteocytes in vitro. In conclusion, angiotensin II‐dependent intraskeletal oxidation stress deteriorated the bone elastic mechanical properties by promoting osteocyte apoptosis and pentosidine accumulation. Thus, AT‐1RB contributes to the underlying pathogenesis of abnormal bone quality in the setting of CKD, possibly by oxidative stress.

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オープンアクセスとして当研究室の論文がJournal of Biomedical Materials Research Aに掲載されました。

Sungho Lee*, Fukue Nagata, Katsuya Kato, Toshihiro Kasuga, Takayoshi Nakano*:
Development of orthophosphosilicate glass/poly(lactic acid) composite anisotropic scaffolds for simultaneous reconstruction of bone quality and quantity,
Journal of Biomedical Materials Research A, (2020),
DOI: https://doi.org/10.1002/jbm.a.37067
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Abstract
Reconstruction of organ‐specific architecture is necessary to recover the original organ function. The anisotropic structure of bone tissue is strongly related to the collagen fibril alignment and bone apatite crystal direction. Bone regeneration indicates following two main process; first, restoration of bone mineral density (BMD; bone quantity), and second, restoring bone apatite c ‐axis orientation (bone quality). In addition to BMD, bone quality is the most important factor among bone mechanical properties. Recovery of the original bone function requires development of novel scaffolds with simultaneous reconstruction of bone quality and quantity. Herein, novel orthophosphosilicate glass (PSG)/poly(lactic acid) composite anisotropic scaffolds were developed to control cell alignment and enhance bone formation, which are important for the simultaneous reconstruction of bone quality and quantity. The strategy to control cell alignment and bone formation involved designing anisotropic scaffolds in combination with the release of therapeutic ions by PSGs. The morphology of fibrous scaffolds containing PSGs was quantitatively designed using electrospinning. This successfully modulated cell alignment and subsequent bone apatite c ‐axis orientation along the fiber‐oriented direction. The released silicate and Mg2+ ions from PSGs in scaffolds improved cell adhesion, proliferation, and calcification. To best of our knowledge, this is the first report demonstrating that the anisotropic scaffolds containing bioactive glasses regenerate bone tissues with simultaneous reconstruction of bone quality and quantity via stimulating osteoblasts by inorganic ions and designing morphology of scaffolds.

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日刊工業新聞に近畿経済産業局と阪大工学研究科附属異方性カスタム設計・AM研究開発センター(センター長:中野先生)との企業支援での連携に関する記事が掲載されました。

3Dプリンター導入検証―近畿経済産業局実装モデル37社選定、
日刊工業新聞、2020年8月6日、朝刊、31面
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近畿経済産業局のプレスリリースはこちら

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石本先生が執筆した「科学館めぐり:造幣博物館」が、金属学会会報まてりあに掲載されました。

石本卓也:
科学館めぐり:造幣博物館
まてりあ、 59, 8, 2020, pp.448-449

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大阪府立大学獣医学部との獣医療における応力遮蔽の骨配向性への影響に関する論文が、PLos oneに受理されました。

Keiichiro Mie, Takuya Ishimoto, Mari Okamoto, Yasumasa Iimori, Kazuna Ashida , Karin Yoshizaki, Hidetaka Nishida, Takayoshi Nakano, Hideo Akiyoshi*:
Impaired bone quality characterized by apatite orientation under stress shielding following fixing of a fracture of the radius with a 3D printed Ti-6Al-4V custom-made bone plate in dogs,
PLos one, (2020), in press.

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日刊工業新聞1面トップ記事に中野研とアトリー(株)との共同研究記事が掲載されました。

阪大、“ミニ骨”作製 再生医療へ応用期待:
日刊工業新聞、2020年7月31日、朝刊、1面(トップ記事)
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日本学術振興会科学研究機補助金挑戦的研究(萌芽)が採択されました。

中野貴由(研究代表者):
材料工学を基軸にした骨基質配向化サイエンスの構築(R2~R3年度)、挑戦的研究(萌芽)

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中野先生の高校生に対するweb講義が動画配信されています。

中野先生の高校生に対するweb講義が動画配信されています。
動画はこちらから

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オープンアクセスとして抗菌性β-tricalcium phosphateの原子構造解析の論文が、「Nanoscale」誌にオープンアクセスとして掲載されました。

Ozkan Gokcekaya*, Kyosuke Ueda, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano:
Using HAADF-STEM for atomic-scale evaluation of incorporation of antibacterial Ag atoms in a β-tricalcium phosphate structure,
Nanoscale, (2020) in press.


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Abstract
Structural evaluation of ionic additions in calcium phosphates that enhance their performance is a long-lasting area of research in the field of biomedical materials. Ionic incorporation in β-tricalcium phosphate (β-TCP) structure is indispensable for obtaining desirable properties for specific functions and applications. Owing to its complex structure and beam-sensitive nature, determining the extent of ion incorporation and its corresponding location in the β-TCP structure is challenging. Further, very few experimental studies have been able to estimate the location of Ag atoms incorporated in a β-TCP structure while considering the associated changes in lattice parameters. Although the incorporation alters the lattice parameters, the alteration is not significant enough for estimating the location of the incorporated Ag atoms. Here, Ag incorporation in a β-TCP structure was evaluated on atomic scale using scanning transmission electron microscopy (STEM). To the best of our knowledge, this is the first report to unambiguously determine the location of the incorporated Ag atoms in the β-TCP structure by comparing z-contrast profiles of the Ag and Ca atoms by combining the state-of-art STEM observations and STEM image simulations. The Ag incorporation in the Ca(4) sites of β-TCP, as estimated by the Rietveld refinement, was in good agreement with the high-angle annular dark-field STEM observations and the simulations of the location of Ag atoms for [001] and [010] zone axes.

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特殊鋼7月号に中野先生の書いた解説が掲載されました。

中野貴由:
チタン・チタン合金の開発動向、
特殊鋼、特集/チタン・チタン合金のやさしい解説、69 [4](7月号)、(2020)、39-42.
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東北大成島研との共同研究成果がNanoscale誌に受理されました。

Ozkan Gokcekaya*, Kyosuke Ueda, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano:
Using HAADF-STEM for atomic-scale evaluation of incorporation of antibacterial Ag atoms in a β-tricalcium phosphate structure,
Nanoscale, (2020) in press.

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新潟大医学部、福島県立医大、大分県立看護科学大との、Type-I Angiotensin II受容体ブロックによる尿毒症由来の骨材質劣化の抑制効果に関する共同研究成果が、Journal of Bone and Mineral Research (JBMR)に受理されました。

Takuya Wakamatsu, Yoshiko Iwasaki, Suguru Yamamoto, Koji Matsuo, Shin Goto, Ichiei Narita, Junichiro J. Kazama*, Kennichi Tanaka, Akemi Ito, Ryosuke Ozasa, Takayoshi Nakano, Chisato Miyakoshi, Yoshihiro Onishi, Shingo Fukuma, Shunichi Fukuhara, Hideyuki Yamato, Masafumi Fukagawa, Tadao Akizawa:
Type-I Angiotensin II Receptor Blockade Reduces Uremia-induced Deterioration of Bone Material Properties,
Journal of Bone and Mineral Research (JBMR), (2020), in press.

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応力感受可能なミニ配向性骨の開発に関する研究成果が"International Journal of Bioprinting"にopen accessとして掲載されました。

Aira Matsugaki, Tadaaki Matsuzaka, Ami Murakami, Pan Wang, Takayoshi Nakano:
Three-dimensional printing of anisotropic bone mimetic structure with controlled fluid flow stimuli for osteocytes: Flow orientation determines the elongation of dendrites,
International Journal of Bioprinting, 6(4), (2020), 293; pp.1-12.
DOI: 10.18063/ijb.v6i4.293.

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Abstract
Although three-dimensional (3D) bioprinting techniques enable the construction of various living tissues and organs, the generation of bone-like oriented microstructures with anisotropic texture remains a challenge. Inside the mineralized bone matrix, osteocytes play mechanosensing roles in an ordered manner with a well-developed lacunarcanaliculi system. Therefore, control of cellular arrangement and dendritic processes is indispensable for construction of artificially controlled 3D bone-mimetic architecture. Herein, we propose an innovative methodology to induce controlled arrangement of osteocyte dendritic processes using the laminated layer method of oriented collagen sheets, combined with a custom-made fluid flow stimuli system. Osteocyte dendritic processes showed elongation depending on the competitive directional relationship between flow and substrate. To the best of our knowledge, this study is the first to report the successful construction of the anisotropic bone-mimetic microstructure and further demonstrate that the dendritic process formation in osteocytes can be controlled with selective fluid flow stimuli, specifically by regulating focal adhesion. Our results demonstrate how osteocytes adapt to mechanical stimuli by optimizing the anisotropic maturation of dendritic cell processes.

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2020年3月に修士を終了した中野研メンバーのうち奨学金を借りていなかった1名を除く5名全員が日本学生支援機構奨学金返還免除となりました。

益々社会で活躍してください!

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当研究室と産総研、名古屋工業大学との共同研究の成果が、JBMR-Aに受理されました。

Sungho Lee*, Fukue Nagata, Katsuya Kato, Toshihiro Kasuga, Takayoshi Nakano*:
Development of orthophosphosilicate glass / poly(lactic acid) composite anisotropic scaffolds for simultaneous reconstruction of bone quality and quantity,
Journal of Biomedical Materials Research: Part A, (2020) in press.

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阪大・整形外科との骨粗しょう症骨再生に関するPTHとRANKL抗体の複合投与効果に関する共同研究が、Bone誌に掲載されました。

Yuki Etani, Kosuke Ebina, Makoto Hirao, Kazuma Kitaguchi, Masafumi Kashii, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Gensuke Okamura, Akira Miyama, Kenji Takami, Atsushi Goshima, Takashi Kanamoto, Ken Nakata, and Hideki Yoshikawa:
Combined effect of teriparatide and an anti-RANKL monoclonal antibody on bone defect regeneration in mice with glucocorticoid-induced osteoporosis,
Bone, 139 (2020), 115525; 1-9.
論文はこちら

Abstract
Objective
The purpose of this study was to examine the effect of single or combination therapy of teriparatide (TPTD) and a monoclonal antibody against the murine receptor activator of nuclear factor κB ligand (anti-RANKL Ab) on cancellous and cortical bone regeneration in a mouse model of glucocorticoid-induced osteoporosis (GIOP).

Methods
C57BL/6 J mice (24 weeks of age) were divided into five groups: (1) the SHAM group: sham operation + saline; (2) the prednisolone (PSL) group: PSL + saline; (3) the TPTD group: PSL + TPTD; (4) the Ab group: PSL + anti-RANKL Ab; and (5) the COMB group: PSL + TPTD + anti-RANKL Ab (n = 8 per group). With the exception of the SHAM group, 7.5 mg of PSL was inserted subcutaneously into mice, to generate a mouse model of GIOP. Four weeks after insertion, bone defects with a diameter of 0.9 mm were created to assess bone regeneration on both femoral metaphysis (cancellous bone) and diaphysis (cortical bone). After surgery, therapeutic intervention was continued for 4 weeks. Saline (200 μl) or TPTD (40 μg/kg) was injected subcutaneously five times per week, whereas the anti-RANKL Ab (5 mg/kg) was injected subcutaneously once on the day after surgery. Subsequently, the following analyses were performed: microstructural assessment of bone regeneration and bone mineral density (BMD) measurement via micro-computed tomography, and histological, histomorphometrical, and biomechanical analyses with nanoindentation.

Results
The COMB group showed the highest lumbar spine BMD increase (vs. the PSL, TPTD, and Ab groups). The volume of regenerated cancellous bone at the bone defect site was higher in the COMB group compared with the PSL, TPTD, and Ab group. The volume of the regenerated cortical bone was significantly higher in the COMB group compared with the PSL group, and its hardness was significantly higher in the COMB group compared with the PSL and TPTD groups.

Conclusion
In a mouse model of glucocorticoid-induced osteoporosis, the combination therapy of TPTD plus the anti-RANKL Ab increased bone mineral density in the lumbar spine and regenerated cancellous bone volume compared with single administration of each agent, and also increased regenerated cortical bone strength compared with single administration of TPTD.

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スマートプロセス学会誌(2020年7月号)に中野研の研究に関する解説と論文がそれぞれ掲載されました。

【解説】
松垣あいら、中野貴由:
3Dプリンティングによる生体材料開発と細胞制御への応用、
スマートプロセス学会誌, Vol.9, [4], (2020年7月), pp164-168
【論文】
趙 研、安田弘行*、當代光陽、上田 実、竹山雅夫、中野貴由:
電子ビーム積層造形により作製したTiAl合金の熱間等方圧加圧法による高温疲労特性改善、
スマートプロセス学会誌, Vol.9, [4],(2020年7月), pp180-184

解説はこちら
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本日の日刊工業新聞朝刊5面に中野先生の記事(主張:自然界の「異方性」産業利用)が掲載されました。

主張:自然界の「異方性」産業利用

日刊工業新聞、2020年7月6日、 朝刊、 5面 Opinioin

電子版はこちら

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BioHEAに掲載された論文が"Editor's Choice Articles"に選ばれました。

Takeshi Nagase, Kiyoshi Mizuuchi, Takayoshi Nakano*:
Solidification Microstructures of the Ingots Obtained by Arc Melting and Cold Crucible Levitation Melting in TiNbTaZr Medium-Entropy Alloy and TiNbTaZrX (X = V, Mo, W) High-Entropy Alloys,
Entropy, 21(5), (2019) 483;
https://doi.org/10.3390/e21050483
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“Editor’s Choice Articles”はこちら

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阪大・整形外科との骨粗しょう症骨再生に関するPTHとRANKL抗体の複合投与効果に関する共同研究が、Bone誌に受理されました。

Yuki Etani, Kosuke Ebina, Makoto Hirao, Kazuma Kitaguchi, Masafumi Kashii, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Gensuke Okamura, Akira Miyama, Kenji Takami, Atsushi Goshima, Takashi Kanamoto, Ken Nakata, and Hideki Yoshikawa:
Combined effect of teriparatide and an anti-RANKL monoclonal antibody on bone defect regeneration in mice with glucocorticoid-induced osteoporosis,
Bone (2020) in press.

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7月2日にHPのヒット数が300,000件に達しました!

7月2日にHPのヒット数が300,000件に達しました!

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日本学術会議の材料工学委員会バイオマテリアル分科会(委員長:片岡一則先生)から「バイオマテリアル国際先導研究拠点の構築」が提言「第24期学術の大型研究計画に関するマスタープラン(マスタープラン2020)」として発出されました。中野先生も作成に携わりました。

「バイオマテリアル国際先導研究拠点の構築」はこちら
2020年の日本学術会議の提言はこちら

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当研究室で開発した応力感受可能なミニ配向性骨臓器に関する研究成果が"International Journal of Bioprinting"に受理されました。

Aira Matsugaki, Tadaaki Matsuzaka, Ami Murakami, Pan Wang, Takayoshi Nakano:
Three-dimensional printing of anisotropic bone mimetic structure with controlled fluid flow stimuli for osteocytes: Flow orientation determines the elongation of dendrites,
International Journal of Bioprinting, (2020), in press.

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中野研メンバーが第40回日本骨形態計測学会(紙面開催)に参加しました。

中野先生はシンポジウム講演を行いました。
発表は以下の通りです。

シンポジウム講演
○中野貴由
骨部位に依存した骨基質配向性と骨インプラントのアライメント

口頭発表
○石本卓也、川原啓太、松垣あいら、上岡 寛、中野貴由
長管骨におけるアパタイト配向化とオステオサイト形態異方性の相関性、

○松垣あいら、中西陽平、中野貴由
ナノ周期表面構造による特異な直交性骨基質配向化

○小笹良輔、佐々木恭平、中野貴由
アテローム性動脈硬化における骨基質配向性とヤング率の変化

○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
応力負荷異方性共培養モデル構築によるオステオサイトを起点落とした骨基質配向化機序解明

○山岡祐介、小笹良輔、中野貴由
X染色体連鎖性低リンパ血症性くる病における骨基質性配向性と骨強度の変化

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中野研の骨基質配向性に関する解説が、「BIO Clinica」の7月号に出版されました。

中野貴由、石本卓也、松垣あいら、小笹良輔:
骨質指標としての骨基質配向性とその変化、クリニカルトピックス、
BIO Clinica、 35 [7]、 (2020)、 PP651-657 (PP61-67).
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新たなBioHEAs(生体用ハイエントロピー合金)に2相分離の研究がMDPIの"Crystals"にopen accessとして掲載されました。

Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Takayoshi Nakano*:
Liquid Phase Separation in Ag-Co-Cr-Fe-Mn-Ni, Co Cr-Cu-Fe-Mn-Ni and Co-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni-B High Entropy Alloys for Biomedical Application,
Crystals, 10(6), (2020), 527; 1-20.
https://doi.org/10.3390/cryst10060527
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Abstract
The liquid phase separation (LPS) behavior in Co-Cr-based high-entropy alloys (HEAs) is an important target for the development of Co-Cr-based HEAs for metallic biomaterials (BioHEAs). The solidification microstructure in Ag-Co-Cr-Fe-Mn-Ni-Ag, Co-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni-Cu, and Co-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni-B HEAs, which were designed as the combination of the equiatomic CoCrFeMnNi with Ag, Cu, and the interstitial element of B, was investigated as the fundamental research of LPS in Co-Cr-based HEAs. Ingots of equiatomic AgCoCrFeMnNi, equiatomic CoCrCuFeMnNi, non-equiatomic CoCrCuxFeMnNi (x = 2, 3), and CoCrCuxFeMnNiB0.2 (x = 1, 2, 3) with a small amount of B were fabricated using the arc-melting process. A macroscopic phase-separated structure was observed in the ingots of the equiatomic AgCoCrFeMnNi and CoCrCuxFeMnNiB0.2 (x = 2, 3) HEAs. The addition of a small amount of B enhanced the LPS tendency in the Co-Cr-Fe-Mn-Ni-Cu HEAs. The LPS behavior was discussed through the heat of mixing and computer coupling of phase diagrams and thermochemistry (CALPHAD).

Keywords: high-entropy alloys; metallic biomaterials; BioHEAs; liquid phase separation; solidification; microstructure; CALPHAD

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MDPIの"Crystals"誌にCo-Cr基FCC BioHEA(バイオハイエントロピー合金)の2相分離も用いた研究開発についての論文が受理されました。

Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Takayoshi Nakano*:
Liquid Phase Separation in Ag-Co-Cr-Fe-Mn-Ni, Co Cr-Cu-Fe-Mn-Ni and Co-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni-B High Entropy Alloys for Biomedical Application,
Crystals, (2020) in press.

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本日の日刊工業新聞朝刊に中野先生のコラムが掲載されました。

「学習効率アップ」
日刊工業新聞、2020年6月17日、 朝刊、 25面(科学技術・大学)

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AMセンターの宣伝用ビデオを制作しました。

リンクはこちら

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日刊工業新聞の1面トップ記事に中野研で開発されたhcp-Ti基HEAの記事が掲載されています。

HCP構造チタン系合金、阪大など5元素以上で実現 3D造形視野:
日刊工業新聞、2020年6月11日、朝刊、1面(総合1、トップ記事)
電子版記事はこちら
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第40回日本骨形態計測学会若手研究者賞にM1松坂匡晃君が選ばれ内定を受けました。

松坂匡晃:
応力負荷異方性共培養モデル構築におけるオステオサイトを起点とした骨基質配向化機序解明
(共同研究者:松垣あいら、中野貴由)

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日本金属学会の秋賞受賞者に中野研の4名が内定しました。

○小笹良輔:
日本金属学会 第30回奨励賞(学術部門)


○日比野真也(川崎重工業&中野研D1):
日本金属学会 第30回奨励賞(技術部門)


○中野貴由、石本卓也:
日本金属学会 第10回まてりあ論文賞

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Scripta Material誌に中野研で開発された2つの異方性hcp構造を含有するハイエントロピー合金の論文がオープンアクセス論文としてonlineされました。

Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Takayoshi Nakano*:
Development of Ti–Zr–Hf–Y–La high-entropy alloys with dual hexagonal-close-packed structure,
Scripta Materialia, 186 (2020), pp.242-246.
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Highlights
•Ti–Zr–Hf–Y–La high-entropy alloys with dual hcp structure were developed.
•Ti–Zr–Hf-rich and Y-La-rich phases were formed.
•Equi-axis dendrite structure was observed in the central area of the ingot.
•Liquid phase separation and segregation formed the dual hcp structure.
•The alloy design was verified based on immiscibility.

Abstract
TiZrHfYLa0.2 high-entropy alloys (HEAs) with dual hexagonal-closed-packed (HCP) structures were designed based on the concept of liquid phase separation (LPS) and segregation for enhancing the immiscibility of the constituent elements. The LPS leads to a particular solidification microstructure on the free surface side and Cu-hearth contacted area in the ingots. The dual HCP structures with equi-axis Ti–Zr–Hf dendrite and Y-La-rich interdendrite were observed at most regions of the arc-melted ingots. The mixing enthalpy among the constituent elements and predicted phase diagrams constructed by the Materials Project were effective for the alloy design of the HEAs with dual HCP structures.

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分担執筆した書籍「3Dプリンタ用材料開発と造形物の高精度化」(株)技術情報協会が出版されました。

小笹良輔、石本卓也、中野貴由:
金属3Dプリンタによる結晶方位制御に基づく高機能積層造形材料の開発、「3Dプリンタ用材料開発と造形物の高精度化」、
技術情報協会、(2020)、 pp.445-454.
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長崎大小守先生等との共同研究のオステオカルシン(OCN)がコラーゲン線維に対するアパタイト結晶のc軸配向性を決定することを初めて明らかにした研究が「PLoS Getetics」誌にオープンアクセスとして掲載されました。

Takeshi Moriishi, Ryosuke Ozasa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Tomoka Hasegawa, Toshihiro Miyazaki, Wenguang Liu, Ryo Fukuyama, Yuying Wang, Hisato Komori, Xin Qin, Norio Amizuka, Toshihisa Komori*:
Osteocalcin is necessary for the alignment of apatite crystallites, but not glucose metabolism, testosterone synthesis, or muscle mass,
PLoS Getetics, 16 [5], (2020), e1008586.
https://doi.org/10.1371/ journal.pgen.1008586
論文はこちらから
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Abstract
The strength of bone depends on bone quantity and quality. Osteocalcin (Ocn) is the most abundant noncollagenous protein in bone and is produced by osteoblasts. It has been previously claimed that Ocn inhibits bone formation and also functions as a hormone to regulate insulin secretion in the pancreas, testosterone synthesis in the testes, and muscle mass. We generated Ocn-deficient (Ocn–/–) mice by deleting Bglap and Bglap2. Analysis of Ocn–/–mice revealed that Ocn is not involved in the regulation of bone quantity, glucose metabolism, testosterone synthesis, or muscle mass. The orientation degree of collagen fibrils and size of biological apatite (BAp) crystallites in the c-axis were normal in the Ocn–/–bone. However, the crystallographic orientation of the BAp c-axis, which is normally parallel to collagen fibrils, was severely disrupted, resulting in reduced bone strength. These results demonstrate that Ocn is required for bone quality and strength by adjusting the alignment of BAp crystallites parallel to collagen fibrils; but it does not function as a hormone.

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中野研の骨基質配向性に関する解説が、「BIO Clinica」の7月号に掲載されます。

中野貴由、石本卓也、松垣あいら、小笹良輔:
骨質指標としての骨基質配向性とその変化、クリニカルトピックス、
BIO Clinica、 35 [7]、 (2020)、 PP651-657 (PP61-67).

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2013年に出版された骨再生時のBone Qualityに関するJBMR(Journal of Bone and Mineral Research)論文がopen-accessになっています。

Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano*, Yukichi Umakoshi, Masaya Yamamoto, Yasuhiko Tabata:
Degree of Biological Apatite c-Axis Orientation Rather Than Bone Mineral Density Controls Mechanical Function in Bone Regenerated Using Recombinant Bone Morphogenetic Protein-2,
Journal of Bone and Mineral Research (JBMR), 28 [5], (2013), pp 1170–1179.
DOI: 10.1002/jbmr.1825
論文はこちらから
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ABSTRACT
The aim of the present study was to assess the bone regeneration process in defects introduced into rabbit long bones, which were regenerated with controlled release of recombinant bone morphogenetic protein-2 (rBMP-2). The orientation of the biological apatite (BAp) c-axis and bone mineral density (BMD) were compared as predictors of bone mechanical function. A 20-mm-long defect was introduced in rabbit ulnas, and 17 mg of rBMP-2 was controlled-released into the defect using a biodegradable gelatin hydrogel as the carrier. In the bone regeneration process, two characteristic phases may have been governed by different factors. First, new bone formation actively occurred, filling the bone defect with newly formed bone tissue and increasing the BMD. This process was regulated by the strong osteoinductive capacity of rBMP-2. Second, after filling of the defect and moderate BMD restoration, preferential BAp c-axis orientation began to increase, coincident with initiation of remodeling. In addition, the BAp c-axis orientation, rather than BMD, was strongly correlated with Young’s modulus, an important index of bone mechanical function, particularly in the later stage of bone regeneration. Thus, preferential BAp c-axis orientation is a strong determinant and predictor of the mechanical function of tissueengineered bone. Therefore, analysis of BAp preferential c-axis orientation in addition to measurement of BMD is crucial in assessment of bone mechanical function. Ⓒ2013 American Society for Bone and Mineral Research.

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zoomでB4歓迎会を行いました!

4月に配属されたB4の歓迎会をzoomではありますが、行いました。
まだB4の登校が禁止されている状態ですが、制限が緩和され、研究室に来てくれる日を楽しみにしています!

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B4歓迎会の写真

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中野研の論文がWiley発行のJBMR-A(Journal of Biomedical Materials Research Part A)誌の「Top Downloaded Paper 2018-2019」に選ばれました。

中野研の論文がWiley発行のJBMR-A(Journal of Biomedical Materials Research Part A)誌の「Top Downloaded Paper 2018-2019」に選ばれました。
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日刊工業新聞に共同研究を進める「レーザ積層造形による耐食性の向上」の記事がNIMS堤先生によって公表されました。

ステンレス鋼~耐食性発揮で用途拡大:
2020年5月20日、日刊工業新聞朝刊、25面(科学技術・大学)

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中野先生へ令和2年度科学技術分野での文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門)の賞状とメダルなどがを届きました。

中野貴由:
異方性の材料科学に関する研究、
文部科学省、令和2年度4月14日

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文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門)の賞状

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科学技術分野のメダル(メダルの図版は古代ローマの建築家ヴィトルヴィウスにより著された「建築十書」(フランス語版1547年刊行)の挿絵と考えられる。科学技術の象徴として、「人類と火の関わり」の図をデザイン化したものである。)

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今回の「異方性の材料科学に関する研究」に関する受賞理由

受賞理由はこちら
詳しくはこちら
受賞者PDFはこちら
大阪大学のHPの関連記事はこちら

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骨粗鬆症患者さん向けの骨代謝学会の提言についての掲載

日本骨代謝学会
理事長 福本 誠二

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)のパンデミックに伴い、骨粗鬆症患者さんの受診、治療継続が困難な状況が見られます。
そこで日本骨代謝学会と日本骨粗鬆症学会ではこのたび、骨粗鬆症治療継続のための提言をまとめました。
診療に従事される医師の方々には診療の一助にしていただき、治療中断による不利益を少しでも低減できることを願うものです。
なおこの提言は American Society for Bone Mineral Research(ASBMR)などによる声明を参考にしております。

COVID-19 が一日でも早く終息収束することを願っております。

■骨粗鬆症診療に携わる医療機関の皆様への提言

http://jsbmr.umin.jp/news/recommendation_20200515.pdf

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「まてりあ」に昨年度SEEDSプログラムで中野研で研究した近藤さんの記事が掲載されました。

近藤陽香:
私の人生を変えた経験~高血圧と骨の関係解明~、
まてりあ、59 [5], (2020), pp.269.
PDFこちらから

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阪大歯学研究科の豊澤研との共同研究が「Bone」誌にon-line掲載されました。

Katsutoshi Hirose, Takuya Ishimoto, Yu Usami, Sunao Sato, Kaori Oya, Takayoshi Nakano, Toshihisa Komori, Satoru Toyosawa*:
Overexpression of Fam20C in osteoblast in vivo leads to increased cortical bone formation and osteoclastic bone resorption,
Bone, 138, (2020) 115414; 1-15
https://doi.org/10.1016/j.bone.2020.115414

論文はこちらから
Abstract
Fam20C, which phosphorylates many secretory proteins with S-x-E/pS motifs, is highly expressed in bone and tooth tissues, implying that Fam20C-mediated phosphorylation is critical for regulation of these mineralized tissues. Previous studies of Fam20C-deficient mice revealed that Fam20C plays important roles in bone formation and mineralization. However, Fam20C-deficient mice develop hypophosphatemia, a systemic factor that masks the local effect of Fam20C in the bone tissue; consequently, the local role of Fam20C remains unknown. To elucidate the local function of Fam20C in bone tissue, we studied osteoblast-specific Fam20C transgenic (Fam20C-Tg) mice, which have no alteration in serum calcium and phosphate levels. Fam20C-Tg mice had more highly phosphorylated proteins in bone tissue than wild-type mice. In cortical bone of Fam20C-Tg mice, bone volume, mineralization surface (MS/BS), and mineral apposition rate (MAR) were elevated; in addition, the transgenic mice had an elevated number of vascular canals, resulting in an increased cortical porosity. Osteocyte number was elevated in the transgenics, but osteoblast number was unchanged. The microstructure of bone matrix characterized by the preferential orientation of collagen and apatite, was degraded and thus the mechanical function of bone material was deteriorated. In trabecular bone of Fam20C-Tg mice, bone volume was reduced, whereas MS/BS and MAR were unchanged. Osteoclast number was elevated and eroded surface area was non-significantly elevated with an increased serum CTX-I level, whereas osteoblast number was unchanged. These findings indicated that Fam20C overexpression in osteoblasts promotes cortical bone formation by increasing MS/BS and MAR and promoting osteocyte differentiation, but does not affect trabecular bone formation. Furthermore, Fam20C overexpression indirectly promotes osteoclastic bone resorption in cortical and trabecular bones. Our findings show that osteoblastic Fam20C-mediated phosphorylation in bone tissue regulates bone formation and resorption, and bone material quality.

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dual-hexagonal構造のTiZrHfYLa0.2高エントロピー合金の開発に成功した論文が、Scripta Materialia誌に受理されました。

Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Takayoshi Nakano*:
Development of Ti-Zr-Hf-Y-La high-entropy alloys with dual hexagonal-close-packed structure,
Scripta Materialia, (2020), in press.

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3Dプリンティング(Additive Manufacturing)に関する今後のテクノロジー・ロードマップです。

中野先生が3Dプリンティング(Additive Manufacturing)に関するテクノロジー・ロードマップを示します。
2020年(2021-2030)は2020年11月に出版予定です。

中野貴由(分担執筆):
「9-7. 3Dアディティブ・マニュファクチャリング (3D-AM)」、
テクノロジー・ロードマップ 2020-2029 全産業編、日経BP社、2019年11月29日発行、pp.378-381、ISBN: 978-4-296-10436-9.
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中野貴由(分担執筆):
「9-7. 3D プリンティング」、
テクノロジーロードマップ 2019-2028 全産業編、日経BP社、2018年11月30日発行、pp.386-389、ISBN: 978-4-296-10072-9.
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中野貴由(分担執筆):
「8-7. 3D プリンティング」、
テクノロジーロードマップ 2018-2027 全産業編、日経BP社、2017年11月28日発行、pp.338-341、ISBN: 978-4-822-25862-7.
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セラミックス誌に「生体活性ガラスを用いた骨形成促進材料の開発」に関する解説が掲載されました。

李 誠鎬・春日敏宏・中野貴由:
生体活性ガラスを用いた骨形成促進材料の開発、
セラミックス, 55 [3], (2020), pp.150-154.

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Journal of Materials Engineering and Performance誌に東北大、上海大との共同研究論文がオープンアクセスとしてon-line掲載されました。

Qiang Li , Chao Cheng, Junjie Li, Ke Zhang, Kai Zhou, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Kenta Yamanaka, Daixiu Wei, Akihiko Chiba, Takayoshi Nakano:
Low Young‛s Modulus and High Strength Obtained in Ti-Nb-Zr-Cr Alloys by Optimizing Zr Content,
Journal of Materials Engineering and Performance, (2020) on line.
https://doi.org/10.1007/s11665-020-04826-6

論文はこちらから
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オステオカルシンがコラーゲン線維に対してアパタイトの結晶方位を決定する因子であることを発見した論文が「PLOS Genetics」に受理されました。世界的な発見です。

Takeshi Moriishi, Ryosuke Ozasa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Tomoka Hasegawa, Toshihiro Miyazaki, Wenguang Liu, Ryo Fukuyama, Yuying Wang, Hisato Komori, Xin Qin, Norio Amizuka, Toshihisa Komori*:
Osteocalcin is necessary for the alignment of apatite crystallites, but not glucose metabolism, testosterone synthesis, or muscle mass,
PLOS Genetics, (2020), in press.

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スマートプロセス学会誌(2020年7月号)に中野研の研究に関する解説と論文がそれぞれ掲載されます。

【解説】
松垣あいら、中野貴由:
3Dプリンティングによる生体材料開発と細胞制御への応用、
スマートプロセス学会誌, Vol.9, [4], (2020年7月), pp164-168
【論文】
趙 研、安田弘行*、當代光陽、上田 実、竹山雅夫、中野貴由:
電子ビーム積層造形により作製したTiAl合金の熱間等方圧加圧法による高温疲労特性改善、
スマートプロセス学会誌, Vol.9, [4],(2020年7月), pp180-184

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中野先生が分担執筆した書籍「ハイエントロピー合金」が出版されます。

中野貴由(分担執筆):
「6章2項 生体材料」ハイエントロピー合金、
内田老鶴圃、東京、(2020).
書籍の詳細はこちら

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日刊工業新聞に岡山大松本教授との共同研究の記事が掲載されました。

チタンが金属接着材に、生体軟組織向け 岡山大など
日刊工業新聞朝刊、23面、2020年4月24日

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2020年度スマートプロセス学会論文賞に中野研の論文が内定いたしました。

2020年度スマートプロセス学会論文賞に中野研の論文が内定いたしました。
表彰式は2020年11月27日(金)の学術講演会にて行う予定です。

天野宏紀、山口祐典、佐々木智章、佐藤豊幸、石本卓也、中野貴由:
レーザ積層造形における雰囲気中の酸素がスパッタ発生に与える影響、
Vol.8, No.3, (2019), pp.102-105.

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日刊工業新聞のコラムに中野先生の文部科学技術大臣表彰に関する記事が掲載されました。

「概念評価に感慨」
日刊工業新聞、2020年4月16日、朝刊、23面(科学技術・大学)

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鋳造工学会関西支部 支部報 第7号 (2020)に中野研の関係の生体用HEA合金に関する写真が掲載されました。

鋳造工学会関西支部 支部報 第7号 (2020)に中野研の関係の生体用HEA合金に関する写真が掲載されました。

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中野研の知財の紹介でライフサイエンス/ナノテクノロジー・材料分野「骨配向化用薬剤、治療薬」が紹介されています。

中野貴由、松垣あいら、石本卓也、小笹良輔:骨配向化用薬剤、治療薬、ライフサイエンス/ナノテクノロジー・材料、pp. 47.

詳しくはこちら

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中野研へ新B4として7名(GUPTA MRIDUL君、田中健嗣君、西川侑希君、細川智哉君、益田欣宗君、眞鍋光喜君、三浦涼靖君)の配属が決定しました。

これで中野研の新体制が決まりました。皆で力を合わせて頑張っていきましょう。

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中野研のM1として中野研出身の5名(福島涼君、松坂匡晃君、松本峻君、森田尚昂君、山岡祐介君)が定員通り配属されました。

中野研の中核としてよろしくお願いします。

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中野先生が「異方性の材料科学に関する研究」で令和2年度 科学技術分野での文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門)を受賞することが決定しました。

中野先生が「異方性の材料科学に関する研究」で令和2年度 科学技術分野での文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門)を受賞することが決定しました。

 

中野貴由: 異方性の材料科学に関する研究、文部科学省、令和2年度4月

 

詳しくはこちらー> https://www.mext.go.jp/b_menu/houdou/mext_00187.html

受賞者PDFはこちらー>https://www.mext.go.jp/content/20200402-mxt_sinkou02-00187_001.pdf

大阪大学のHPの関連記事はこちらからー>http://www.osaka-u.ac.jp/ja/news/topics/2020/04/0701

 

 

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中野研で書籍「3Dプリンタ用材料開発と造形物の高精度化」、(株)技術情報協会出版を分担執筆しました。

小笹良輔、石本卓也、中野貴由:
金属3Dプリンタによる結晶方位制御に基づく高機能積層造形材料の開発、
技術情報協会、(2020).

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エレクトロスピニング法での細線により細胞配向化・基質配向化できることを示した論文がRSC Advancesで公開されました。

Sungho Lee*, Fukue Nagata, Katsuya Kato, Takayoshi Nakano*:
Bone apatite anisotropic structure control via designing fibrous scaffolds,
RSC Advances, 10, (2020), 13500–13506, DOI: 10.1039/d0ra01295e.

論文はこちらから
PDFこちらから

Abstract
Bone tissue has an anisotropic structure, associated with the collagen fibrils' orientation and the c-axis direction of the bone apatite crystal. The bone regeneration process comprises two main phases: bone mineral density restoration (bone quantity), and subsequent recovery of bone apatite c-axis orientation (bone quality). Bone quality is the determinant factor for mechanical properties of bone. Control of osteoblast alignment is one of the strategies for reconstructing bone quality since the collagen/apatite matrix orientation in calcified tissues is dependent on the osteoblast orientation. In this work, fibrous scaffolds designed for reconstruction of bone quality via cell alignment control was investigated. The fibrous scaffolds were fabricated using the electrospinning method with poly(lactic acid) at various fiber collecting speeds. The degree of fiber alignment in the prepared fibrous scaffolds increased with increasing fiber collecting speed, indicating that the fibers were oriented in a single direction. The alignment of osteoblasts on the fibrous scaffolds as well as the subsequent apatite c-axis orientation increased with increasing fiber collecting speed. We successfully controlled cell alignment and apatite c-axis orientation using the designed morphology of fibrous scaffolds. To the best of our knowledge, this is the first report demonstrating that adjusting the degree of fiber orientation for fibrous scaffolds can manipulate the regeneration of bone quality.

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科研費の採択結果が出ました。中野研は100%採択率で、研究代表者としての新たな研究課題で、松垣先生が基盤研究(A)、小笹先生が若手研究、継続研究として、中野先生が基盤研究(S)、石本先生が基盤研究(A)として採択されました。

【新規課題(研究代表者として)】
◎松垣あいら:科学研究費基盤研究(A)、
「がん転移が骨機能不全をもたらす原理解明ー革新的「骨配向性がん医療」実現を目指して」、
令和2年度~令和5年度、直接経費総額34,300千円(総経費44,590千円)

◎小笹良輔:科学研究費若手研究、
「材料工学的手法を基軸とする生体微量金属元素としてのCuによる骨強度制御機構の解明」、
令和2年度~令和3年度、直接経費総額3,300千円(総経費4,290千円)

【継続課題(研究代表者として)】
◎中野貴由:科学研究費補助金基盤研究(S)、
「骨異方性誘導のための「異方性の材料科学」の構築」、
平成30年度~令和4年度、直接経費総額148,800千円(総経費193,440千円)

◎石本卓也:科学研究費基盤研究(A)、
「骨劣化を生じない新骨機能化インプラントロジー」、
平成31年度~令和4年度、直接経費総額34,600千円(総経費44,980千円)

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日比野真也さん、Sung-Hyun Parkさんが博士後期課程学生として中野研に仲間入りしました。

日比野真也さん、Sung-Hyun Parkさんが博士後期課程学生として中野研に仲間入りしました。

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中野先生が大阪大学工学研究科附属異方性カスタム設計・AM研究開発センターのセンター長に就任しました。

中野先生が大阪大学工学研究科附属異方性カスタム設計・AM研究開発センターのセンター長に就任しました。

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本日卒業式でした。

COVID19のため屋外での記念撮影となりましたが、中野研の修士学生さん6名と学部学生さん7名が無事巣立って行きました。
皆さんの飛躍を確信しています。

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岡山大学医歯薬総合研究科の松本教授との共同研究である「軟組織接着性Ti材料の開発」に関する研究が、「Advanced Materials Interfaces」に掲載されました。

Masahiro Okada, Emilio Satoshi Hara, Atsushi Yabe, Kei Okada, Yo Shibata, Yasuhiro Torii, Takayoshi Nakano, Takuya Matsumoto:
Titanium as an Instant Adhesive for Biological Soft Tissue,
Advanced Materials Interfaces, (2020), pp.192089(1-7)
https://doi.org/10.1002/admi.201902089.

Abstract
A variety of polymer- and ceramic-based soft-tissue adhesives have been developed as alternatives to surgical sutures, yet several disadvantages regarding the mechanical properties, biocompatibility, and handling hinder their further application particularly when applied for immobilization of implantable devices. Here, it is reported that a biocompatible and tough metal, titanium (Ti), shows instant and remarkable adhesion properties after acid treatment, demonstrated by ex vivo shear adhesion tests with mouse dermal tissues. Importantly, in vivo experiments demonstrate that the acidtreated Ti can easily and stably immobilize a device implanted in the mouse subcutaneous tissue. Collectively, the acid-treated Ti is shown as a solid-state instant adhesive material for biological soft tissues, which can have diverse applications including immobilization of body-implantable devices.

論文はこちらから
論文のPDFはこちらから

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日経産業新聞に中野研のコンセプトである「異方性の材料科学」の重要性が紹介されました。

材料の結晶、並び方制御、「異方性」駆使し、高性能化
日経産業新聞朝刊、2020年3月23日、6面
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日刊工業新聞に金属AMセンターのプロジェクトが紹介されました。

金属3D積層造形、企業の競争力向上、阪大、全国で支援、技術者育成高付加価値品を実用化
日刊工業新聞、2020年3月23日、朝刊、30面(科学技術・大学)
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エレクトロスピニング法でPLLAを細線化することで、骨芽細胞の配列やアパタイト結晶を一方向に揃えることが可能であることを示した論文がRSC Advancesに受理されました。

Sungho Lee*, Fukue Nagata, Katsuya Kato, Takayoshi Nakano*:
Bone apatite anisotropic structure control via designing of fibrous scaffolds,
RSC Advances, (2020), in press.

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JBMR-Bに東京歯科大との共同研究が掲載されました。ヒトの顎骨アパタイトへの筋肉の影響です。

Masaaki Kasahara, Satoru Matsunaga, Tomoko Someya, Kei Kitamura, Kento Odaka, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Shinichi Abe, Masayuki Hattori:
Micro- and nano-bone analyses of the human mandible coronoid process and tendon-bone enthuses,
JBMR-B, (2020)
DOI: 10.1002/jbm.b.34609

論文はこちらから
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石本先生が、日本金属学会第78回功績賞を受賞しました。

石本卓也
「金属工学に根差した骨機能解明とそれに基づく骨生体材料創製に関する研究」
日本金属学会第78回功績賞、2020年3月17日

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Materials Transactions2019年9月号がオープンアクセスになりました。

4つの関係論文があります。

Takayoshi Nakano, Takayuki Narushima, Takao Hanawa, Masato Ueda, Yoko Yamabe-Mitarai, Tadashi Furuhara, Hideki Hosoda, Mitsuo Niinomi:
Preface,
Materials Transactions, 60 [9], (2019), 1732,
https://doi.org/10.2320/matertrans.MPR2019906.

M. Niinomi, T. Akahori, M. Nakai, Y. Koizumi, A. Chiba, T. Nakano, T. Kakeshita, Y. Yamabe-Mitarai, S. Kuroda, N. Motohashi, Y. Itsumi, T. Choda:
Quantitative and Qualitative Relationship between Microstructural Factors and Fatigue Lives under Load- and Strain-Controlled Conditions of Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo (Ti-17) Fabricated Using a 1500-ton Forging Simulator,
Materials Transactions, 60 [9]. (2019), 1740-1748,
https://doi.org/10.2320/matertrans.ME201904.

Qiang Li, Qiang Qi, Junjie Li, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Yuichiro Koizumi, Daixiu Wei, Kenta Yamanaka, Takayoshi Nakano, Akihiko Chiba, Xuyan Liu, Deng Pan:
Low Springback and Low Young's Modulus in Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr Alloy Modified by Mo Addition,
Materials Transactions, 60 [9]. (2019), 1755-1762,
https://doi.org/10.2320/matertrans.ME201912.

Qiang Li, Xufeng Yuan, Junjie Li, Pan Wang, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Takayoshi Nakano, Akihiko Chiba, Xuyan Liu, Deng Pan:
Effects of Fe on Microstructures and Mechanical Properties of Ti-15Nb-25Zr-(0, 2, 4, 8)Fe Alloys Prepared by Spark Plasma Sintering,
Materials Transactions, 60 [9]. (2019), 1763-176.
https://doi.org/10.2320/matertrans.ME201913.

Sungho Lee, Jong Yeong Oh, Soichiro Mukaeyama, Shi-Hai Sun, Takayoshi Nakano:
Preparation of Titanium Alloy/Bioactive Glass Composite for Biomedical Applications via Selective Laser Melting,
Materials Transactions, 60 [9]. (2019), 1779-1784.
DOI https://doi.org/10.2320/matertrans.ME201914

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SUS316Lステンレス鋼におけるレーザ3Dプリンタ(SLM)による組織制御の多様性に関する論文がISIJ Internationalにオープンアクセス論文としてon line掲載されました。

Takuya ISHIMOTO, Siqi WU, Yukinobu ITO, Shi-Hai SUN, Hiroki AMANO, Takayoshi NAKANO*:
Crystallographic Orientation Control of 316L Austenitic Stainless Steel via Selective Laser Melting,
ISIJ International, (2020), on line
DOI: https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2019-744.

【Absract】
In recent years, additive manufacturing has attracted attention as a technology that enables control of the crystallographic texture of metallic materials. We achieved successful control of the crystallographic texture of 316L austenitic stainless steel using selective laser melting (SLM). Three distinguished textures were achieved by changing the laser scan speed, namely: the single crystalline-like texture with {001} orientation in the build direction, the crystallographic lamellar texture in which two kinds of grains with {011} and {001} orientations in the build direction are alternately stacked, and polycrystalline with relatively random orientation. The melt pool shape and the solidification behavior (thermal gradient and migration velocity of solid/liquid interface) in a melt pool could be important controlling factors for the evolution of the crystallographic texture under the SLM process.

論文はこちらから
論文のPDFはこちらから

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ヒト下顎骨の配向性に関する東京歯科大との共同研究論文が「JBMR-B」に受理されました。

Masaaki Kasahara*, Satoru Matsunaga, Tomoko Someya, Kei Kitamura, Kento Odaka, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Shinichi Abe, Masayuki Hattori:
Micro- and nano-bone analyses of the human mandible coronoid process and tendon-bone enthuses,
Journal of Biomedical Materials: Part B, in press (2020).

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3月4日にHPのヒット数が290,000件に達しました!

3月4日にHPのヒット数が290,000件に達しました!

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日本経済新聞朝刊に当研究室で見出した「金属3Dプリンターの活用でステンレス鋼の性能がアップする」ことを示した記事が掲載されました。

石本卓也、中野貴由:
「3Dプリンター活用、金属材料の性能向上」
日本経済新聞、科学技術、11面、2020年3月2日

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レーザ加工学会誌2月号に当研究室の316Lステンレス鋼に関する解説が掲載されました。

石本卓也、中野貴由:
レーザ積層造形法による316Lステンレス鋼の組織制御と高機能化、
レーザ学会誌、27 [1]、(2020)、pp.61-63

PDFはこちらから

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毎年恒例の中野研の追いコンが開催されました。

卒業生には、皆からのメッセージや思い出の写真の入った手作りのアルバムとプレゼントが贈呈されました。
門出を祝うとともに寂しさも感じる行事でしたが、盛大に開催することができました。
卒業生の皆様には今後ともご活躍を期待しております。
孫先生、飯島さん、奥田さん、小林くん、佐々木くん、原田くん、森口くん、四方くん
本当にお疲れ様でした。

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卒業論文発表会が開催されました。

卒業論文発表会が開催され、中野研の4年生7名(四方君、福島君、松坂君、松本君、森田君、山岡君、若林君)全員が立派に発表を終えました。お疲れさまでした。

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修士論文発表会が開催されました。

修士論文発表会が開催され、中野研の修士2年生6名(飯島さん、奥田さん、小林君、佐々木君、原田君、森口君)全員が立派に発表を終えました。お疲れさまでした。

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Dental Materials Journalにラット尾懸垂による低配向化の論文が掲載されました。

Kosuke NAKAJIMA, Satoru MATSUNAGA*, Toshiyuki MORIOKA, Takayoshi NAKANO, Shinichi ABE, Yoshitaka FURUYA, Yasutomo YAJIMA:
Effects of unloading by tail suspension on biological apatite crystallite alignment in mouse femur,
Dental Materials Journal, (2020), on line.
https://doi.org/10.4012/dmj.2019-187
Article ID: 2019-187, Published: 2020
[Advance publication] Released: February 07, 2020.
論文はこちらから
PDFこちらから

Abstract
The aim of this study was clarify the effects of reducing various functional pressures essential for the maintenance of bone homeostasis. Femoral bone mineral density (BMD) and biological apatite (BAp) crystallite alignment were measured in conventionally reared and hindlimb-unloaded mice. The femur was divided into 10 equal segments perpendicular to the longitudinal axis of the bone and measurements were performed on the cortical bone in the five segments closest to the midpoint of the femur. Significantly lower BMD and BAp alignment in the longitudinal (Z-axis) direction were observed in the hindlimb-unloaded group. The present findings suggest that unloading by tail suspension significantly decreases not only mouse femoral bone mass but also BAp crystallite alignment, although minimal uniaxial preferential alignment is retained.

●あわせて既掲載の下記論文をお読みください。
Jun Wang, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano*:
Unloading-Induced Degradation of the Anisotropic Arrangement of Collagen/Apatite in Rat Femurs,
Calcif Tissue Int, 100 (2017) 87–94.
論文はこちらから
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Abstract
The specific orientation of collagen and biological apatite (BAp) is an anisotropic feature of bone micro-organization; it is an important determinant of bone mechanical function and performance under anisotropic stress. However, it is poorly understood how this microstructure orientation is altered when the mechanical environment changes. We hypothesized that the preferential orientation of collagen/BAp would change in response to changes in mechanical conditions, similar to the manner in which bone mass and bone shape change. In the present study, we investigated the effect of unloading (removal of anisotropic stress) on the preferential orientation of collagen/BAp using a rat sciatic neurectomy model. Bone tissue that formed under unloaded conditions showed a more disordered collagen/BAp orientation than bone tissue that formed under physiological conditions. Coincidentally, osteocytes in unloaded bone displayed spherical morphology and random alignment. To the best of our knowledge, this study is the first to demonstrate the degradation of preferential collagen/BAp orientation in response to unloading conditions. In summary, we identified alterations in bone material anisotropy as an important aspect of the bone’s response to unloading, which had previously been examined with regard to bone loss only.

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本日の日刊工業新聞に中野研が中心に進める経済産業省の「地域新成長産業創出促進事業費補助金(地域未来オープンイノベーション・プラットフォーム構築事業)」に関する記事が掲載されています。

「金属3D造形で競争力」
阪大・近畿経産局最新装置を活用、
日刊工業新聞朝刊、29面、2020年2月6日

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チタン誌1月号に中野研関連の研究報告の記事が掲載されました。

生体用bcc型ハイエントロピー合金の設計と開発に関する内容です。


當代光陽、永瀬丈嗣、中野貴由:
純チタンに匹敵する生体適合性を有する生体用bcc型ハイエントロピー合金の設計と開発、
チタン, 68 [1], January, (2020),pp.59-63

PDFはこちらから

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Co-Cr-Mo合金をベースにしたHEA合金に関する論文が「Materials Transactions」誌に早期公開されました。

Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Takayoshi Nakano*:
Development of Co-Cr-Mo-Fe-Mn-W and Co-Cr-Mo-Fe-Mn-W-Ag High-Entropy Alloys Based on Co-Cr-Mo Alloys,
Materials Transactions, (2020) Advance View,
PDFこちらから

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本日の日刊工業新聞に立命館大学飴山先生との共同研究の成果が掲載されています。

「適合性高く高強度 インプラント向け合金」
日刊工業新聞朝刊、35面(科学技術・大学)、2020年1月29日

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オーステナイト系ステンレス鋼のAMによる結晶方位制御に関する論文が「ISIJ International」に受理されました。

Takuya Ishimoto, Siqi Wu, Yukinobu Ito, Shi-Hai Sun, Takayoshi Nakano:
*Crystallographic orientation control of 316L austenitic stainless steel via selective laser melting,
ISIJ International, 60 [8], (2020), in press.

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軽金属学会誌1月号にHEA合金に関する当研究室の解説が掲載されました。

當代光陽、永瀬丈嗣、中野貴由:
軽金属元素を含むハイエントロピー合金とBCC型生体用ハイエントロピー合金の開発と展望、
軽金属学会誌、70 [1]、(2020)、pp.14-23

PDFはこちらから

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立命館大飴山先生との共同研究が「Materials Transactions」誌に受理されました。

Bhupendra, Sharma, Sanjay Vajpa, Mie Kawabata, Takayoshi Nakano, Kei Ameyama:
Microstructure and mechanical behavior of Ti-25Nb-25Zr alloy prepared from pre-alloyed and hydride-mixed elemental powders,
Materials Transactions, (2020) in press.

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本日の日刊工業新聞に東京歯科大との共同研究の成果が掲載されています。

東京歯科大と阪大、下顎骨の構造解明 疾患治療に道、
2020年1月14日、日刊工業新聞朝刊、23面(科学・大学)

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中野研定例報告会とその後に研究室新年会を行いました。

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溶接学会誌1月号に中野先生のAMプロジェクトに関する解説が掲載されました。

中野貴由:
SIP 第1 期・SIP第2 期・経産省地域新成長産業創出促進事業:レーザ金属Additive Manufacturingによる材料組織ならびに原子配列制御、
溶接学会誌, 89 [1], (2020), 27-37.

記事はこちらから

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中野先生が2019年秋季合同学会(第99回日本獣医麻酔外科学会・第111回日本獣医循環器学会・第66回日本獣医画像診断学会)の2019年秋季合同学会企画 『骨・軟骨における再生医療の未来像』で招待講演を行いました。

中野貴由:
新骨質指標としてのアパタイト/コラーゲンの配向性と金属3Dプリンタを含む骨再生医療への応用、
令和2年1月11日(土)9:00~10:00、大阪国際交流センター第9会場(大ホール 1F)

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講演の様子

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学会の基調講演者とともに(左から、佐々井大会長、妻木先生、中野先生、黒田先生、西田先生)

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卒業生で獣医になった八野田先生と久しぶりの再会。左から、八野田先生、佐々井大会長、中野先生)

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中野先生が情報交換会で乾杯前に挨拶

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新年明けましておめでとうございます

昨年の共同研究者の先生方、ご指導いただいた関連の先生方に御礼申し上げるとともに、今年1年間さらになる「異方性の材料科学」の構築に向け邁進していく所存です。本年もご指導のほどよろしくお願い申し上げます。

中野研一同

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2019年

Materials Transactionsに早期公開で中野研に関する2つの論文が公開されました。

Ryosuke Ozasa, Mayuko Nakatsu, Atsushi Moriguchi, Kyohei Sasaki, Takuya Ishimoto, Masahiro Okada, Takuya Matsumoto, Takayoshi Nakano*:
Analysis of Bone Regeneration Based on the Relationship between the Orientations of Collagen and Apatite in Mouse Femur,
Materials Transactions, (2019) Advance View,
https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2019341
PDFこちらから

Koji Hagihara*, Takuya Okamoto, Ryohei Ueyama, Michiaki Yamasaki, Yoshihito Kawamura, Takayoshi Nakano:
Loading Orientation Dependence of the Formation Behavior of Deformation Kink Bands in the Mg-Based Long-Period Stacking Ordered (LPSO) Phase,
Materials Transactions, (2019) Advance View,
https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-MM2019001
PDFこちらから

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2019年12月19日~ 年末の研究報告会、大掃除、忘年会を行いました。

学生さん皆頑張って研究発表に奮闘していました。

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オープンアクセスジャーナルとして東京歯科大との共同研究のラット咬筋筋肉によるアパタイトマクロナノ構造に関する研究が「Journal of hard tissue biology」に掲載されました。

Keitaro Arakawa, Satoru Matsunaga, Kunihiko Nojima, Takayoshi Nakano, Shinichi Abe, Masao Yoshinari, Kenji Sueishi:
Micro- and nanostructural characteristics of rat masseter muscle enthuses,
Journal of hard tissue biology, 28 [4], (2019), 365-370.
DOI: 10.2485/jhtb.28.365

Abstract
The entheses of the masticatory muscles differ slightly from those of the trunk and limb muscles. However, the bones of the skull are subject to various functional pressures, including masticatory force, resulting in a complex relationship between bone structure and muscle function that remains to be fully elucidated. The present study aimed to clarify aspects of masseter muscle-tendon-bone morphological characteristics and local load environment through quantitative analysis of biological apatite (BAp) crystallite alignment and collagen fiber orientation together with histological examination of the entheses. Result of histological observation, the present findings show that, in the entheses of the masseter muscle in the first molar region, tendon attaches to bone via unmineralized fibrocartilage, while some tendon collagen fibers insert directly into the bone, running parallel to the muscle fibers. Furthermore, BAp crystallites in the same region show uniaxial preferential alignment at an angle that matches the insertion angle of the tendon fibers. Conversely, in the entheses of the masseter muscle in the third molar region, the tendon attaches to the bone via a layer of thickened periosteum and chondrocytes. As in the first molar region, the results of bone quality analysis in the third molar region showed BAp crystallite alignment parallel to the orientation of the tendon fibers. This indicates that the local mechanical environment generates differences in enthesis morphology. The present study showed a greater degree of uniaxial BAp crystallite alignment in entheses with direct insertion rather than indirect tendon-bone attachment and the direction of alignment was parallel to the orientation of tendon fibers. These findings suggest that functional pressure from the masseter muscle greatly affects bone quality as well as the morphological characteristics of the enthesis, specifically causing micro- and nanostructural anisotropy in the direction of resistance to the applied pressure.

論文はこちらから

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日立金属GRITを見学させていただき、中野先生が講演を行いました。

中野貴由:
金属AMを用いた内部形状と原子配列を含む材質の制御による機能化、
日立金属GRITにて

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(SIP 設計⽣産)第⼀回設計⽣産情報交換会で中野先生が特別講演を行いました。

中野貴由:
SIP 第1 期/⾰新的設計⽣産技術(佐々⽊PD)を活かしたSIP 第2期/統合型材料開発システムによるマテリアル⾰命(三島PD)への展開、
特別講演II、2019年12月12日、国⽴研究開発法⼈産業技術総合研究所 東事業所 本館会議室にて

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ONO-1301を添加したナノコンポジットは、cAMPを介したシグナル伝達を調節し、臨界サイズの骨欠損における新たな骨形成を誘導することを示した国際共同研究が「Biomaterials Science」誌に掲載されました。

Shruthy Kuttappan, Jun-ichiro Jo, Deepthy Menon Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Shantikumar Nair, Yasuhiko Tabata, Manitha Nair*:
ONO-1301 loaded nanocomposite scaffold modulates cAMP mediated signaling and induce new bone formation in critical sized bone defect,
Biomaterials Science, (2019).
DOI: 10.1039/C9BM01352K

Abstract
Recent studies on bone regeneration demonstrate the use of low cost and stable small molecules, which avoid the adverse effect and high cost of growth factors. Herein, we investigate the chemotactic, angiogenic and osteoinductive potential of a prostacyclin analogue, ONO-1301, when delivered through a biomimetic nanocomposite scaffold (nanohydroxyapatite–gelatin matrix reinforced with fibers) for bone tissue regeneration. The small molecule was loaded onto the scaffold in three different concentrations. There was burst release from all the groups of scaffolds within 24 h followed by a sustained release up to 14 days, but the concentration was dependent on loading percentage. ONO-1301 loaded scaffolds augmented the migration, proliferation and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs), but increasing the concentration beyond a certain dose did not show any effect. The osteoinduction was mediated through the prostaglandin I2 receptor and cyclic AMP (cAMP) signaling pathway. They also promoted new bone formation in large sized calvarial defects in rats compared to the scaffold alone, but did not show any impact on angiogenesis. Hence, this study suggests the chemotactic and osteoinductive capability of ONO-1301 for the repair and regeneration of critical sized bone defects.

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日本金属学会第2回第7分野講演会にて、社会人ドクターの天野さんが最優秀ポスター賞、M1の伊藤君、菅沼君、中野さんが優秀ポスター賞を受賞しました。

最優秀ポスター賞
○天野宏紀、石本卓也、孫世海、中野貴由:
金属レーザ積層造形における雰囲気ガスが造形物に与える影響、
金属学会第2回第7分野講演会最優秀ポスター賞、神戸国際会議場、2019年12月8日

ポスター賞(天野さん).jpg

優秀ポスター賞
○伊藤志将、石本卓也、堤祐介、塙隆夫、孫世海、中野貴由:
レーザ三次元造形によるステンレス鋼の材質制御、
金属学会第2回第7分野講演会優秀ポスター賞、神戸国際会議場、2019年12月8日

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○菅沼諒耶、石本卓也、中野貴由:
熱拡散シミュレーションによるβ型Ti合金におけるAdditiv Manufacturingでの集合組織形成機構の解明、
金属学会第2回第7分野講演会優秀ポスター賞、神戸国際会議場、2019年12月8日

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○中野加菜、永瀬丈嗣、當代光陽、中野貴由:
生体用ハイエントロピー合金の合金設計ならびに組織制御の指針
金属学会第2回第7分野講演会優秀ポスター賞、神戸国際会議場、2019年12月8日

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第7分科懇親会の後の情報交換会の全体写真

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中野先生がオーガナイザーの一人であるTiAlの国際会議GAT-2020(GAMMALOYS TECHNOLOGY)のHPが開設されました。

【Date & Place】
2-6, August. 2020, Crowne Plaza, Bratislava, Slovakia, EU

【ORGANIZING TEAM
〇General Chair
Juraj LAPIN, ÚMMS SAV, Slovak Republic, EU
〇Organizing Committee
Young-Won KIM, Gamteck, USA
Junpin LIN, USTB, China
Pierre SALLOT, Safran Tech, France, EU
Takayoshi NAKANO, Osaka U, Japan
Florian PYCZAK, HZG, Germany, EU

【AIM】GAT-2020 is aimed to steer the R&D directions to the target-oriented R&D (ToRD) processes that accelerate, or make possible, the development of gammalloy materials with distinctly greater service temperatures and/or reliability. It will also look for subsequent/parallel opportunities in identifying diversified R&D areas in relevant fundamentals as well as supportive technologies.

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日経産業新聞に当研究室の発見した「骨細胞突起 たんぱく質が制御」に関する記事が掲載されました。

「骨細胞突起タンパク質が制御」
日経産業新聞朝刊、5面(先端技術)、2019年12月5日

日経産業(netrin-1)_2019.12.05.jpg

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中野先生が、第126回 梶ヶ谷 腎・膠原病研究会で特別講演を行いました。

中野貴由:
骨質指標としての骨基質(コラーゲン/アパタイト)の配向性とその制御、
特別講演、川崎市高津区、2019年12月4日(水)19:40~20:40

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講演後に乳原先生のグループと記念撮影

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中野先生がGE Additive/Arcam-HTL Seminarで基調講演をしました。

中野貴由:
金属AM による構造・材質パラメータ制御と機能発現、
立川にて、2019年12月4日

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講演時の様子

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新規HEA(ハイエントロピー合金)に関する論文が「Materials Transactions」誌に受理されました。

Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Takayoshi Nakano*:
Development of Co-Cr-Mo-Fe-Mn-W and Co-Cr-Mo-Fe-Mn-W-Ag High-Entropy Alloys Based on Co-Cr-Mo Alloys,
Materials Transactions, (2019), in press.
doi:10.2320/matertrans.MT-MK2019002

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中野先生が分担執筆した「テクノロジー・ロードマップ 2020-2029 全産業編(日経BP社)」が発行されました。

中野先生が分担執筆した「テクノロジー・ロードマップ 2020-2029 全産業編(日経BP社)」が発行されました。

中野貴由(分担執筆):
「9-7. 3Dアディティブ・マニュファクチャリング (3D-AM)」、
テクノロジー・ロードマップ 2020-2029 全産業編、日経BP社、2019年11月29日発行、pp.378-381、ISBN: 978-4-296-10436-9.
PDFこちらから

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「化学工業」12月号に中野研の解説記事が掲載されました。

松垣あいら、中野貴由:
生体骨における自己組織化現象と代替材料への応用、
化学工業(化学工業社)、Vol.70 [12], (2019), pp.44-49.

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小泉研の檜枝さんの「2019年傾斜機能材料シンポジウム」での発表がFGMs奨励賞を受賞しました。中野研との共同研究です。

○檜枝賢護、川端弘俊、小泉雄一郎、中野貴由:
Additive Manufacturing用電子ビーム照射によるTi-6Al-4V合金粉末・Cu粉末境界部の溶融凝固挙動
傾斜機能材料研究会【FGMs奨励賞】、「2019年傾斜機能材料シンポジウム」、2019年11月27日

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骨再生時のアパタイトの配向性はコラーゲンの配向の乱れによって決まることを見出した論文が「Materials Transactions」に受理されました。

Ryosuke Ozasa, Mayuko Nakatsu, Atsushi Moriguchi, Kyohei Sasaki, Takuya Ishimoto, Masahiro Okada, Takuya Matsumoto, Takayoshi Nakano*:
Analysis of bone regeneration based on the relationship between the orientations of collagen and apatite in mouse femur,
Materials Transactions, (2019), in press.
doi: 10.2320/matertrans.MT-M2019341

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2019年11月24日~26日の間、第41回日本バイオマテリアル学会大会がつくばで開催されています。

中野先生、石本先生、松垣先生、小笹先生が出席しています。

がん細胞との動的相互作用に基づく細胞・骨基質配向化制御機構
大阪大学大学院工学研究科
◯松垣あいら, 原田樹, 中野貴由

後天性高血圧ラットにおける骨微細構造の変化
大阪大学大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻
◯小笹良輔, 中野貴由

抜歯後顎堤保存における各種骨補填材の有用性に関する検討
東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科顎口腔外科分野, 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科顎顔面外科分野, 大阪大学大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻
◯山崎新太郎, 丸川恵理子, 寺内正彦, Zhu Hongfei, 押部成美, 金子葵, Tran Minh Cuong, 石本卓也, 中野貴由, 依田哲也

ポスター発表 優秀ポスター賞受賞
異なる骨補填材を用いて外側性に行った垂直的造成骨の骨質の比較
大阪大学大学院歯学研究科クラウンブリッジ補綴学分野, 大阪大学大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻, 東北大学大学院歯学研究科分子・再生歯科補綴学分野
◯畔堂佑樹, 萱島浩輝, 巽秀人, 中南友里, 石本卓也, 中野貴由, 江草宏, 矢谷博文

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集合写真

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当研究室の論文が、スマートプロセス学会論文賞を受賞しました。

当研究室の下記論文が、スマートプロセス学会論文賞を受賞し、石本先生が受賞講演を行いました。

石本卓也, 安冨淳平, 杉本昌太, 中野貴由
レーザ積層造形法によるβ型Ti-15Mo-5Zr-3Al合金の集合組織形成
スマートプロセス学会誌、7 [6], (2018), pp. 229-232.

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授賞時の様子

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講演時の様子

中野先生賞状.png

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レーザ加工学会誌に当研究室の解説記事が掲載されます。

石本卓也、中野貴由:
レーザ積層造形法による316Lステンレス鋼の組織制御と高機能化、
レーザ加工学会誌、(2020), in press.

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溶接学会誌に中野先生が執筆した、阪大金属AMセンターの解説記事が掲載されます。

中野貴由:
SIP第1期・SIP第2期・経産省地域新成長産業創出促進事業:レーザ金属Additive Manufacturingによる材料組織ならびに原子配列制御、
溶接学会誌、89 [1], (2020), in press.

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萩原研との共同研究のMg-LPSO相の研究が「Materials Transactions」誌に受理されました。

Koji Hagihara*, Takuya Okamoto, Ryohei Ueyama, Michiaki Yamasaki, Yoshio Kawamura:
Loading Orientation Dependence of the Formation Behavior of Deformation Kink Bands in the Mg-Based Long-Period Stacking Ordered (LPSO) Phase,
Materials Transactions, (2019) in press.
doi: 10.2320/matertrans.MT-MM2019001

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中野先生が、安田先生とともに、フランクフルトで開催のformnext2019に出席しています。

中野先生が、安田先生とともに、フランクフルトで開催のformnext2019に出席しています。ドイツの共同研究者と偶然、会いました。

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安田先生との写真

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ドイツの共同研究者との写真

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当研究室で見つけたオステオサイトを伸長させる因子についての発見の論文がMaterials Science & Engineering Cに掲載されました。

Aira Matsugaki, Daisuke Yamazaki, Takayoshi Nakano∗:
Selective patterning of netrin-1 as a novel guiding cue for anisotropic dendrogenesis in osteocytes,
Materials Science & Engineering C, 108, (2020), 110391: 1-6.
https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110391

【Abstract】
Although protein patterning approaches have found widespread applications in tuning surface characteristics of biomaterials, selective control of growth in cell body and dendrites utilizing such platforms remains difficult. The functional roles assumed by cell body and dendrites in a physiological milieu have extremely high specificity. In particular, osteocytes embedded inside the mineralized bone matrix are interconnected via dendritic cell processes characterized by an anisotropic arrangement of the lacunar-canalicular system, where the fluid-flow inside the canaliculi system regulates the mechanoresponsive functionalization of bone. Control of cellular networks connected by dendritic cell processes is, therefore, imperative for constructing artificially controlled bone-mimetic structures and as an extension, for gaining insights into the molecular mechanisms underlying dendrogenesis inside the mineralized bone matrix. Here, we report an innovative strategy to induce controlled elongation of cell body or dendritic process structures in selective directions by using the inkjet printing technique. Artificial runways employing netrin-1, inspired by neural architecture, were utilized to trigger controlled elongation in the osteocyte dendritic processes in desired directions. This is the first report, to the best of our knowledge, demonstrating that anisotropic dendrogenesis of osteocytes can be controlled with selective patterning of extracellular proteins, specifically via the axon guidance ligand netrin-1.

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日本鉄鋼協会・日本金属学会関西支部マテリアルデザイン研究会で菅沼君が研究発表最優秀賞、伊藤君が研究発表優秀賞をそれぞれ受賞しました。

〇菅沼諒耶, 石本卓也, 高岸洋一, 山上達也, 中野貴由
熱拡散シミュレーションを用いたSLM によるβ 型Ti 合金集合組織形成機構の解明

〇伊藤志将, 石本卓也, 堤祐介, 塙隆夫, 孫世海, 中野貴由
レーザ積層造形法によるステンレス鋼の集合組織制御及び材質特性向上

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「材料」誌に中野研からの解説記事が掲載されました。

久森紀之, 石本卓也, 中野貴由:
生体・医療材料におけるAdditive Manufacturingの最前線,
材料, 68[10], 798-803 (2019).

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化学工業11月号の特集「自己組織化材料の最先端」に中野研からの解説記事が掲載されます。

松垣あいら、中野貴由:
生体骨における自己組織化現象と代替材料への応用、
化学工業、11月号、2019年、in press

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ONO-1301を添加したナノコンポジットは、cAMPを介したシグナル伝達を調節し、臨界サイズの骨欠損における新たな骨形成を誘導することを示した国際共同研究が「Biomaterials Science」誌に受理されました。

Shruthy Kuttappan, Jun-ichiro Jo, Deepthy Menon Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Shantikumar Nair, Yasuhiko Tabata, Manitha Nair*:
ONO-1301 loaded nanocomposite scaffold modulates cAMP mediated signaling and induce new bone formation in critical sized bone defect,
Biomaterials Science, (2019) in press.

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中野先生が分担執筆したテクノロジー・ロードマップ 2020-2029 全産業編が日経BPより2019年11月29日に出版されます。

中野貴由(分担執筆):
9-7. 3Dアディティブ・マニュファクチャリング (3D-AM),
テクノロジー・ロードマップ 2020-2029 全産業編, 日経BP社, (2019), in press.

内容はこちらから

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Netrin-1がオステオサイトの樹状突起を成長させるために重要な働きをすることを見出した論文が、「Materials Science & Engineering C」でオープンアクセス論文として掲載されました。

Aira Matsugaki, Daisuke Yamazaki, Takayoshi Nakano*:
Selective patterning of netrin-1 as a novel guiding cue for anisotropic dendrogenesis in osteocytes,
Materials Science & Engineering C, (2019), 110391: pp.1-24
https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110391

【Abstract】
Although protein patterning approaches have found widespread applications in tuning surface characteristics of biomaterials, selective control of growth in cell body and dendrites utilizing such platforms remains difficult. The functional roles assumed by cell body and dendrites in a physiological milieu have extremely high specificity. In particular, osteocytes embedded inside the mineralized bone matrix are interconnected via dendritic cell processes characterized by an anisotropic arrangement of the lacunar-canalicular system, where the fluid-flow inside the canaliculi system regulates the mechanoresponsive functionalization of bone. Control of cellular networks connected by dendritic cell processes is, therefore, imperative for constructing artificially controlled bone-mimetic structures and as an extension, for gaining insights into the molecular mechanisms underlying dendrogenesis inside the mineralized bone matrix. Here, we report an innovative strategy to induce controlled elongation of cell body or dendritic process structures in selective directions by using the inkjet printing technique. Artificial runways employing netrin-1, inspired by neural architecture, were utilized to trigger controlled elongation in the osteocyte dendritic processes in desired directions. This is the first report, to the best of our knowledge, demonstrating that anisotropic dendrogenesis of osteocytes can be controlled with selective patterning of extracellular proteins, specifically via the axon guidance ligand netrin-1.

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第11回(第20回(初期から))骨形態フォーラムを中野先生が主催し、小笹先生が講演を行いました。

【 2019年 骨形態フォーラム in 磐梯 】
○日時:2019(令和元年)11月2日(土)15:00 ~
     3日(日)8:30 ~ 12:00
○場所:〒福島県郡山市熱海町熱海5丁目8-60(2F会議室)
○スケジュール(プログラム)
11月2日(土)
14:00-14:50   受付 (2階 会場前)
15:00 ~  主催者 挨拶 中野貴由 先生(大阪大学大学院工学研究科)

【講演会】
①2019年小倉でのハンズオンセミナーのアンケート報告
旭化成ファーマ㈱ 高尾亮子先生
②講演・報告会
2.1「骨粗鬆症におけるコラーゲン/アパタイト配向性とヤング率の変化」 
大阪大学大学院工学研究科 小笹良輔先生(若手研究者賞)
2.2「ウサギでのテリパラチドの投与頻度と骨代謝変化の検討」
旭化成ファーマ㈱ 高倉綾先生
2.3「カルシウム安定同位体組成を指標とした骨代謝評価」
千葉大学大学院薬学研究院 予防薬学研究室 田中佑樹先生
③新企画 データの実践的読み方の訓練
「ロモソズマブ、イベニティ等の論文報告内の骨形態計測の結果の評価方法について」
新潟骨の科学研究所 山本智章先生

11月3日(日)
8:30~12:00
【シンポジウム】
⑤「骨強度測定等の3次元構造の活用」
〇「医療用CT画像を用い簡単操作で石灰化骨の骨折強度がわかる」  
〇「医療用CT画像で見ている石灰化骨と骨代謝」(骨代謝学会、骨粗鬆症学会報告から)
ラトックシステムエンジニアリング㈱ 南郷脩史先生
〇「骨粗鬆症治療画像を用いた骨強度改善の測定」 ―簡単操作実演(大腿骨、腰椎)―
ラトックシステムエンジニアリング㈱ 久保田省吾先生
〇「TBS iNsightによる3D-SHAPERの新技術の紹介」
東洋メディック株式会社 学術担当マネージャー 野中希一先生
⑥ 自由演題
〇「新潟骨の科学研究所20周年講演会 報告」
新潟骨の科学研究所 島倉剛俊先生
⑦その他

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集合写真  in 骨形態フォーラム in 磐梯

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オステオサイト(OCY)の突起形成へのnetrin-1の関与を証明した論文が、「Materials Science & Engineering C」に受理されました。

Aira Matsugaki, Daisuke Yamazaki, Takayoshi Nakano*:
Selective patterning of netrin-1 as a novel guiding cue for anisotropic dendrogenesis in osteocytes,
Materials Science & Engineering C, (2019) in press.

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日本鉄鋼協会のふぇらむに中野研の医療用金属3Dプリンタの解説記事が掲載されました。

中野貴由、石本卓也:
医療デバイスへの金属3Dプリンタ技術の適用―形状・組織・原子配列制御―、
ふぇらむ、24 [11]、(2019), 21(687)-30(696).

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チタン誌10月号に中野研関連の2つの解説記事が掲載されました。

李誠鎬:
積層造形法を用いたチタン/生体活性ガラスコンポジットによる骨形成促進新規生体材料創成,
チタン, 64 [4], October, (2019), pp.36(276).

Pdfはこちらから

趙研、安田弘行、當代光陽、上田実、竹山雅夫、中野貴由:
電子ビーム三次元積層造形プロセスにおけるTiAl合金部材の特異な微細組織と力学特性,
チタン, 64 [4], October, (2019), pp.50(290)-56(296).

Pdfはこちらから

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立命館大学で開催のHarmonic 2019 4th International Symposium on Hetero Structure and Advanced Materialsにて飯島さんがポスター賞第2位 (Silver)を受賞しました。

○Yuuka Iijima Takeshi Nagase , Aira Matsugaki, Kei Ameyama, Takayoshi Nakano:
The development of novel Ti-Zr-Hf-Co-Cr-Mo bio-high entropy alloy,
A silver poster award of the 4th International Symposium on Hetero Structure and Advanced Materials, October 26th, 2019, Rohm Memorial Hall, Biwako-Kusatsu Campus, Ritsumeikan University, Kusatsu, Shiga, JAPAN

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飴山委員長と受賞者の全体写真

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受賞の記念撮影

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中野先生とともに記念撮影

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立命館大学で開催(飴山教授主催)のHarmonic 2019 4th International Symposium on Hetero Structure and Advanced Materials(Co-organized by "9th International Symposium on Functionalization and Applications of Soft/Hard Materials")に中野先生と飯島さんが出席しています。

○Takayoshi Nakano:
Preferential Alignment of Apatite / Collagen in Bone Matrix and Related Metal Additive Manufacturing Research for Bone Replacement,
October 26th, 2019, Rohm Memorial Hall, Biwako-Kusatsu Campus, Ritsumeikan University, Kusatsu, Shiga, JAPAN, (2019) (Invited lecture)

○Yuuka Iijima Takeshi Nagase , Aira Matsugaki, Kei Ameyama, Takayoshi Nakano:
The development of novel Ti-Zr-Hf-Co-Cr-Mo bio-high entropy alloy,
October 26th, 2019, Rohm Memorial Hall, Biwako-Kusatsu Campus, Ritsumeikan University, Kusatsu, Shiga, JAPAN, (2019) (Poster Presentation)

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集合写真

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『中野 貴由教授が「日本骨代謝学会学術賞」を受賞』の記事が掲載されています。

HPはこちらから

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機械技術11月号で中野先生の解説が掲載されます。

中野貴由:
金属3Dプリンタによる特異組織形成と機能発現、
機械技術11月号, Vol.67, No.12, 日刊工業新聞社, (2019), pp.21-27

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「バイオマテリアル-生体材料」に解説が掲載されました。

松垣あいら、中野貴由:
表面形状による細胞・骨配向化制御~ナノ配向溝による特異な直交性骨配向化現象~  
バイオマテリアル-生体材料、37巻、4号、pp.270-271

PDFはこちらから

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生体用材料として新たに設計したTi-Zr-Hf-Cr-Mo合金とTi-Zr-Hf-Co-Cr-Mo合金に関する論文がMaterials Science and Engineering Cにオープンアクセス論文としてon lineされました。

Takeshi Nagase, Yuuka Iijima, Aira Matsugaki, Kei Ameyama, Takayoshi Nakano*:
Design and fabrication of Ti–Zr-Hf-Cr-Mo and Ti–Zr-Hf-Co-Cr-Mo high-entropy alloys as metallic biomaterials,
Materials Science and Engineering C, (2019), 110322, on line.
https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110322

Abstract
Novel TiZrHfCr0.2Mo and TiZrHfCo0.07Cr0.07Mo high-entropy alloys for metallic biomaterials (bio-HEAs) were developed based on the combination of Ti-Nb-Ta-Zr-Mo alloy system and Co-Cr-Mo alloy system as commercially-
used metallic biomaterials. Ti-Zr-Hf-Cr-Mo and Ti-Zr-Hf-Co-Cr-Mo bio-HEAs were designed using (a) a tree-like diagram for alloy development, (b) empirical alloy parameters for solid-solution-phase formation, and © thermodynamic calculations focused on solidification. The newly-developed bio-HEAs overcomes the limitation of classical metallic biomaterials by the improvement of (i) mechanical hardness and (ii) biocompatibility all together. The TiZrHfCr0.2Mo and TiZrHfCo0.07Cr0.07Mo bio-HEAs showed superior biocompatibility comparable to that of commercial-purity Ti. The superior biocompatibility, high mechanical hardness and low liquidus temperature for the material processing in TiZrHfCr0.2Mo and TiZrHfCo0.07Cr0.07Mo bio-HEAs compared with the Ti-Nb-Ta-Zr-Mo bio-HEAs gave the authenticity of the application of bio-HEAs for orthopedic implants with multiple functions.

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第33回「ポスター発表」優秀ポスター賞の賞状が届きました。

日本金属学会2019年秋期講演(第165回)大会においての第33回「ポスター発表」優秀ポスター賞の賞状が届きました。

ポスター賞受賞者集合写真.jpeg

受賞者5名と中野先生の集合写真

近藤陽香.JPG

○近藤陽香、小笹良輔、中野貴由、牧野浩三
後天性高血圧ラットにおける骨アパタイト配向性変化
日本金属学会第2回「高校生・高専学生ポスター発表」最優秀賞、岡山大学、2019年9月11日

竹花.JPG

○竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
微細周期構造に依存した骨芽細胞および骨基質配向化挙動
日本金属学会第33回「ポスター発表」優秀ポスター賞、岡山大学、2019年9月11日

藤當.JPG

○藤當翼、石本卓也、孫世海、上田良夫、中野貴由
タングステンのレーザ積層造形法による緻密体作製と集合組織形成
日本金属学会第33回「ポスター発表」優秀ポスター賞、岡山大学、2019年9月11日

中村.JPG

○中村郁仁、小笹良輔、中野貴由
周産期における骨配向性ならびに骨力学的機能の変化
日本金属学会第33回「ポスター発表」優秀ポスター賞、岡山大学、2019年9月11日

福島.JPG

○福島涼、石本卓也、大路博、中野貴由
亜鉛欠乏飼料投与下でのコラーゲンおよびアパタイト結晶配向化
日本金属学会第33回「ポスター発表」優秀ポスター賞、岡山大学、2019年9月11日

松坂.JPG

○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
応力負荷異方性共培養モデル構築による細胞・骨基質配向化挙動解明
日本金属学会第33回「ポスター発表」優秀ポスター賞、岡山大学、2019年9月11日

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中野研と飴山研との共同研究論文が、Materials Science & Engineering Cに受理されました。新しいCoを含む生体用ハイエントロピー合金(HEA)の開発に関する研究論文です。

Takeshi Nagase, Yuuka Iijima, Aira Matsugaki, Kei Ameyama, Takayoshi Nakano*:
Design and fabrication of Ti-Zr-Hf-Cr-Mo and Ti-Zr-Hf-Co-Cr-Mo high-entropy alloys as metallic biomaterials,
Materials Science & Engineering C, (2019) in press.

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阪大整形外科との共同研究成果が「Bone」誌にon lineされました。

Kazuma Kitaguchi, Masafumi Kashii, Kosuke Ebina, Takashi Kaito, Rintaro Okada, Takahiro Makino, Etani Yuki, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hideki Yoshikawa:
The combined effects of Teriparatide and Anti-RANKL Monoclonal Antibody on Bone Defect Regeneration in Ovariectomized Mice,
Bone, (2019), on line.

Abstract
Objective
The purpose of this study was to investigate the combined effects of teriparatide (TPTD) and anti-murine receptor activator of nuclear factor-κB ligand monoclonal antibody (anti-RANKL Ab) on both cancellous and cortical bone healing in ovariectomized mice.

Methods
Thirteen-week-old mice were divided into the sham-operated group (n = 11) or the ovariectomized group (n = 44). At 1 month post-operation, all mice underwent bone defect surgery on the left femoral metaphysis (cancellous bone healing model) and right femoral mid-diaphysis (cortical bone healing model). After creating the bone defects, all ovariectomized mice were assigned to one of four groups to receive 1) saline (5 times a week; CNT group), 2) TPTD (40 μg/kg 5 times a week; TPTD group), 3) anti-RANKL Ab (5 mg/kg once; Ab group), or 4) a combination of TPTD and anti-RANKL Ab (COMB group). The following analyses were performed: Time-course microstructural analysis of healing in both cancellous and cortical bone in the bone defect, measuring the volumetric bone mineral density and the cortical bone thickness of the tibia as a representative of whole body bone with the use of micro-computed tomography, and histological analysis.

Results
Regeneration of cancellous bone volume in the COMB group was the highest among the four groups, and combined treatment accelerated the formation of medullary callus during the early phase of bone regeneration. On the other hand, there were no significant differences in the regeneration of cortical bone volume during the early phase of bone regeneration among the four groups. Furthermore, lamellar bone was not well identified in the all four groups. Volumetric bone mineral density in the tibia in the COMB group was significantly higher compared with that in the CNT and TPTD groups and tended to be higher compared with that in the Ab group. The mean values of cortical bone thickness in the TPTD and COMB groups were significantly higher than that in the CNT group.

Conclusion
In a mouse model of postmenopausal osteoporosis, combination therapy of TPTD and anti-RANKL Ab accelerates regeneration of cancellous bone more effectively than either agent alone during the early phase of bone regeneration.

論文はこちらから

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第37回日本骨代謝学会学術集会(第21回日本骨粗鬆症学会と共同開催)(神戸国際会議場)にて、中野先生が工学研究科で歴代2人目の学術賞(基礎系)を受賞しました。その後、受賞講演を行いました。

中野貴由:
2019年度日本骨代謝学会学術賞 (基礎系)、「骨質指標としての骨基質(コラーゲン線維/アパタイト結晶)の配向性に関する研究」に対する長年の貢献に対して、2019年10月13日神戸国際会議場にて、(一社)日本骨代謝学会より

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記念盾と賞状

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理事長からの授賞

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授賞時の様子

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授賞式の様子 (左から田中会長、仲村教授、中野先生、福本理事長) 

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学会賞を受賞された吉川先生(前阪大副学長・現市立豊中病院総長)とともに

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JBMM論文賞を受賞された整形外科の蛯名先生(右)とともに

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中野先生の授賞講演

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中野先生が(一社)日本骨代謝学会の評議員となりました。

中野先生が(一社)日本骨代謝学会の評議員となりました。

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2019年10月11日~14日 第37回骨代謝学会/第21回骨粗鬆症学会に中野先生、松垣先生、小笹先生が出席しています。 神戸国際会議場で開催されております。

松垣あいら:
バイオマテリアルによる細胞・配向化制御、
あり方委員会企画シンポジウム1(企画:妻木範行、中野貴由)、2019年10月12日(招待講演).

小笹良輔、石本卓也、橋本淳、平尾眞、吉川秀樹、中野貴由:
骨粗鬆症におけるコラーゲン/アパタイト配向性と骨強度の異常変化、
2019年10月12日(一般講演).

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10月4日にHPのヒット数が280,000件に達しました!

10月4日にHPのヒット数が280,000件に達しました!

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応用理工学科4組のクラス研修でSPring-8とSACRAの見学を行いました。

応用理工学科4組のクラス研修でSPring-8とSACRAの見学を行いました。
世界トップクラスの材料解析・開発のための研究施設を見学することで、学部1年生にとって今後の学修の大きなモチベーションとなってもらえればと期待しています。

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1年4組集合写真

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日本経済新聞朝刊に植木先生(近畿大)、成島教授(東北大)との共同で研究で、新しい熱処理により降伏応力を低減(拡張性増加)しつつ、強度・延性を両立した2段階特殊熱処理で冠動脈ステントの性能を著しくあげることに成功したことが掲載されました。

植木洸輔、中野貴由、成島尚之:
強度・伸びやすさ両立 ステント向け新材料、
2019年9月30日、日本経済新聞朝刊、13面(科学技術)

記事電子版はこちらから

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中野研から、ふぇらむ(日本鉄鋼協会)11月号、ならびに機械技術(日刊工業出版)11月号に2つの解説記事が掲載されます。

〇中野貴由、石本卓也:
医療デバイスへの金属3Dプリンタ技術の適用―形状・組織・原子配列制御―、
連載記事、特集「3Dプリンタが拓く次世代のものづくり」、ふぇらむ、11月号(2019)

〇中野貴由:
金属3Dプリンタによる特異組織形成と機能発現、
特集「金属3Dプリンタが拓くモノづくり-付加製造の先進技術」、機械技術、11月号 (2019).

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特殊鋼9月号の特集「金属系バイオマテリアル」に解説が掲載されました。

中野貴由:
チタンとチタン合金、
特殊鋼, 68巻, 5号 [9月号], (2019), pp.23-26

PDFはこちらから

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阪大整形外科との共同研究であるテリパラチドと抗RANKLモノクローナル抗体の骨粗鬆症マウス骨欠損への効果に関する研究が「Bone誌(Elsevier)」に受理されました。

Kazuma Kitaguchi, Masafumi Kashii*, Kosuke Ebina, Takashi Kaito, Rintaro Okada, Takahiro Makino, Yuki Etani, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Hideki Yoshikawa:
The combined effects of Teriparatide and Anti-RANKL Monoclonal Antibody on Bone Defect Regeneration in Ovariectomized Mice,
Bone, (2019) in press.

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日本鋳造工学会誌「鋳造工学」の特集「金属積層造形技術の最近の動向」 に解説が掲載されました。

永瀬丈嗣、當代光陽、中野貴由:
純元素粉末を用いたチタン合金の積層造形、
日本鋳造工学会誌「鋳造工学」の特集「金属積層造形技術の最近の動向」91 [9], (2019), pp.627-633.

PDFこちらから

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近畿大学、東北大学、阪大の間で度共同研究として、ステントへ適用可能な拡張可能で、高強度・高延性を併せ持つ、加工熱処理プロセスに関する論文が、「Materials Science and Engineering A」誌にオープンアクセスとして掲載されました。

Kosuke Ueki*, Soh Yanagihara, Kyosuke Ueda, Masaaki Nakai, Takayoshi Nakano, Takayuki Narushima:
Overcoming the strength-ductility trade-off by the combination of static recrystallization and low-temperature heat-treatment in Co-Cr-W-Ni alloy for stent application,
Materials Science and Engineering A, 766, (2019) paper# 138400: 1-11

論文はこちらから
PDFこちらから

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9/13-9/14の二日間に岡山県倉敷市にてシンポジウムと意見交換会が開催されました。

シンポジウムにて新居浜高専准教授の當代光陽先生と帝人ナカシマメディカル(株)の野山さん、高橋さんにご講演していただき、その後意見交換会が開かれました。

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開会の式辞をされる中野先生

ピカチュウ@倉敷.jpegご講演されている當代先生

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ご講演されている野山さん

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ご講演されている高橋さん

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閉会の式辞をされる石本先生

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ご講演時の様子

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集合写真

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美観地区にて集合写真

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中野研のメンバーが、9/11-9/13に岡山大学にて開催された日本金属学会2019年秋期講演(第165回)大会に参加しました。

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集合写真

中野先生は今回金属学会の副会長(理事)ならびに講演大会委員長を務め、K3 自動車の大変革に貢献する材料技術の最新動向(第2回自動車関連材料合同シンポジウム)セッションにて、石本先生はS7医療・福祉のためのAdditive Manufacturingの材料科学技術3セッションにて、小笹先生は生体材料設計開発・臨床(1)セッションにて座長を行いました。
発表は以下の通りです。

村上奨励賞受賞講演

○石本卓也
金属材料工学を基軸とした生体骨・生体材料の機能化に関する研究

口頭発表

○石本卓也、安冨淳平、孫世海、中野貴由
レーザ積層造形法によるInconel 718の特異集合組織形成と力学特性

○松垣あいら、樽美良紀、中野貴由
悪性骨腫瘍形成による骨微細構造変化

○小笹良輔、中野貴由
血圧変化が骨微細構造に及ぼす影響

○孫世海、萩原幸司、石本卓也、中野貴由
Comparison of crystallographic texture and mechanical property of Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy fabricated by electron and laser beam melting

○飯島佑香、永瀬丈嗣、松垣あいら、石本卓也、飴山惠、中野貴由
Ti-Zr-Hf-Co-Cr-Mo生体ハイエントロピー合金の組織と特性

○奥田菜月、石本卓也、中野貴由
骨断面異方性を用いた異方性骨再建の提案

○小林佳弥、石本卓也、伊東学、中野貴由
脊椎ケージ内に形成される骨の健全性に対する自家骨移植の効果

○佐々木恭平、小笹良輔、中野貴由
ApoE遺伝子による骨配向化機構の解明

○原田樹、松垣あいら、中野貴由
がん細胞との動的相互作用に基づく骨配向化制御機構

○森口敦、小笹良輔、森石武史、宮崎敏博、小守壽文、中野貴由
再生骨モデルを用いたアパタイト配向化機構の解明

○伊藤志将、石本卓也、堤祐介、塙隆夫、孫世海、中野貴由
金属AMによるステンレス鋼の集合組織制御及び材質特性向上

○菅沼諒耶、石本卓也、高岸洋一、山上達也、中野貴由
熱拡散シミュレーションを用いたレーザ積層造法によるβ型Ti合金集合組織形成機構の解明

○小泉雄一郎、中野貴由
金属Additive Manufacturingのための計算機シミュレーション

○多根正和、岡本範彦、井上耕治、Martin Luckabauer、永井康介、関野徹、中野貴由、市坪哲
凍結された合金組成ゆらぎによって引き起こされるβ型チタン合金における無拡散等温ω変態

○成本裕希、萩原幸司、中野貴由、山崎倫昭、河村能人
Mg基LPSO相におけるキンク帯形成・分布制御

○趙研、坂田将啓、安田弘行、當代光陽、上田実、竹山雅夫、中野貴由
電子ビーム三次元積層造形を用いた特異バンド状組織制御によるTiAl合金の高延性化

○川端はじめ、趙研、安田弘行、當代光陽、上田実、竹山雅夫、中野貴由
電子ビーム三次元積層造形法で作製したTiAl合金造形体の形状が微細組織に与える影響

○久保順、小泉雄一郎、石本卓也、中野貴由
金属粉末積層造形のミクロシミュレーション

○堤祐介、石本卓也、上田恭介、久世哲嗣、丸山晋平、松垣あいら、陳鵬、蘆田茉希、植木洸輔、柳谷彰彦、片山秀樹、中野貴由、塙隆夫
レーザ積層造形によるマルテンサイト型ステンレス鋼の高耐食性化

○植木洸輔、柳原創、上田恭介、仲井正昭、中野貴由、成島尚之
生体用Co-Cr-W-Ni合金における静的再結晶・低温熱処理プロセスによる強度・延性の向上

○上山椋平、萩原幸司、眞山剛、山崎倫昭、河村能人、中野貴由
計算、実験によるMg基LPSO相におけるキンク帯形成挙動の考察

○尾堂裕隆、趙研、安田弘行、當代光陽、上田実、竹山雅夫、中野貴由
電子ビーム三次元積層造形法で作製したTiAl合金の室温疲労特性向上

○前田拓海、小泉雄一郎、川端弘俊、石本卓也、木村恒太、孫世海、中野貴由
Ti-15Mo-5Zr-3Al合金への粉末床溶融結合型AM用レーザ走査による溶融凝固挙動

第33回 ポスター発表

○竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
微細周期構造に依存した骨芽細胞および骨基質配向化挙動

○藤當翼、石本卓也、孫世海、上田良夫、中野貴由
タングステンのレーザ積層造形法による緻密体作製と集合組織形成

○中村郁仁、小笹良輔、中野貴由
周産期における骨配向性ならびに骨力学的機能の変化

○福島涼、石本卓也、大路博、中野貴由
亜鉛欠乏飼料投与下でのコラーゲンおよびアパタイト結晶配向化

○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
応力負荷異方性共培養モデル構築による細胞・骨基質配向化挙動解明

○山岡祐介、小笹良輔、中野貴由
リン代謝異常による骨微細構造の変化

第2回 高校生・高専学生 ポスター発表

○近藤陽香、小笹良輔、中野貴由、牧野浩三
後天性高血圧ラットにおける骨アパタイト配向性変化

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日本金属学会2019年秋期講演(第165回)大会において、高校生近藤陽香さんが最優秀ポスター賞、M1竹花君、藤當君、中村君、B4福島君、松坂君が優秀ポスター賞を受賞しました。

第2回「高校生・高専学生ポスター発表」最優秀賞受賞

○近藤陽香、小笹良輔、中野貴由、牧野浩三
後天性高血圧ラットにおける骨アパタイト配向性変化

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発表時の近藤さん

第33回「ポスター発表」優秀ポスター賞受賞

○竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
微細周期構造に依存した骨芽細胞および骨基質配向化挙動

○藤當翼、石本卓也、孫世海、上田良夫、中野貴由
タングステンのレーザ積層造形法による緻密体作製と集合組織形成

○中村郁仁、小笹良輔、中野貴由
周産期における骨配向性ならびに骨力学的機能の変化

○福島涼、石本卓也、大路博、中野貴由
亜鉛欠乏飼料投与下でのコラーゲンおよびアパタイト結晶配向化

○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
応力負荷異方性共培養モデル構築による細胞・骨基質配向化挙動解明

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中野研で執筆したまてりあ原稿が、日本金属学会2019年秋期講演(第165回)大会にて、「まてりあ論文賞」を受賞し、當代先生が代表して表彰状を受け取りました。

當代光陽、石本卓也、松垣あいら、中野貴由
次世代生体材料開発に向けた設計指針の構築

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授賞時の様子

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まてりあ賞(石本先生)2019_9002.jpg

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石本先生が、日本金属学会2019年秋期講演(第165回)大会にて、「第16回村上奨励賞」を受賞しました。

○石本卓也
金属材料工学を基軸とした生体骨・生体材料の機能化に関する研究

村上奨励賞紹介.JPG

石本先生受賞時(20190911).JPG

授賞時の写真

jushousikino.JPG

各賞贈呈式の様子

賞状ケース2019_9002.jpg

村上奨励賞(石本先生)2019_9001.jpg

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大阪大学 工学部/大学院工学研究科のHPとSNSに中野研究室に関する記事が掲載されました。

当研究室での研究風景や3Dプリンターにより作製された造形物などが動画などにより紹介されております。

大阪大学 工学部/大学院工学研究科のHPはこちらから

大阪大学 工学部/大学院工学研究科のFacebookはこちらから

大阪大学 工学部/大学院工学研究科のInstagramはこちらから

大阪大学 工学部/大学院工学研究科のTwitterはこちらから

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近畿大学・東北大学・阪大の共同研究でのCoCrWNiステントの開発に関する研究成果が「Materials Science and Engineering A」誌に受理されました。

Kosuke Ueki*, Soh Yanagihara, Kyosuke Ueda, Masaaki Nakai, Takayoshi Nakano, Takayuki Narushima:
Overcoming the strength-ductility trade-off by the combination of static recrystallization and low-temperature heat-treatment in Co-Cr-W-Ni alloy for stent application,
Materials Science and Engineering A, (2019) in press.

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中野研毎年恒例の研究室旅行に行ってきました。

9/5~9/6の一泊二日にて開催されました。
今回は滋賀のブルーメの丘と京都の大原周辺・八つ橋庵「かけはし」に訪れました。
Pizzaや和菓子作りなどの体験をしたり、観光名所である有名な寺院に訪れたりと様々な内容で、大いに盛り上がりました。

ブルーメの丘.JPG

@ブルーメの丘

大原山荘.jpeg

@大原山荘にて

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@八つ橋庵「かけはし」

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中野先生が2019年9月1日-3日に開催されているThe 1th Global Forum on Smart Additive Manufacturing, Design &Evaluationに参加し、Keynote lectureを行いました。

Takayoshi NAKANO:
Metal additive manufacturing for controlling anisotropic/isotropic shape and crystallographic orientation,
The 1th Global Forum on Smart Additive Manufacturing, Design & Evaluation, 1st-3rd, September, 2019, Osaka University Nakanoshima Center, Osaka, 13:30-14:10, 2nd, September, 2019, Metal Additive Manufacturing (Keynote lecture).

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「Materials Transactions」の9月号に新家先生や中野先生らが企画したSpecial Issue on Latest Research and Development of Structural and Functional Titanium-Based Materialsが発刊され中野研関連の4つの論文が掲載されました。

「Materials Transactions」の9月号に新家先生や中野先生らが企画したSpecial Issue on Latest Research and Development of Structural and Functional Titanium-Based Materialsが発刊され中野研関連の4つの論文が掲載されました。

Special Issue on Latest Research and Development of Structural and Functional Titanium-Based Materials

PREFACE
Titanium (Ti)-based materials are gaining a lot of attentions in fields including aerospace, medical devices, welfare goods, antibacterial materials, consumer goods, chemical plants, electric generation, ocean thermal energy conversion, and armors. Using an additive manufacturing (AM) to make complex shaped products of Ti-based materials is a topic of research globally. For AM of Ti-based materials, not only processing, but also fundamental research on topics such as solidification, heat flow, crystal graphic analysis, and alloy design are becoming more popular. National projects including Ti-based materials managed by ISMA (Innovative Structural Materials Association), SIP (Cross-materials Strategic Innovation Program) and TRAHAM (Technology Research Association for Future Additive Manufacturing Unions), are also in progress. The 14th World Conference on Titanium, which is the largest international conference on Ti-based materials, was held from June 1014, 2019 at Nantes in France. Therefore, it is now a good time to publish a special issue on the latest topics related to Ti-based materials. Approximately 20 fruitful original technical papers related to all the fields of Ti-based materials including air craft structures and biomedical implants, their surface modifications to enhance the biocompatibility, AM processing, low cost manufacturing, deformation behaviors, and mechanical properties, and effects of low cost elements on their properties are included in this special issue. We are grateful to all the authors for their contributions. We hope this special issue helps to solve important questions related to Ti-based materials.

July 23, 2019
Guest Editors: Takayoshi Nakano1, Takayuki Narushima2, Takao Hanawa3, Masato Ueda4, Yoko Yamabe-Mitarai5, Tadashi Furuhara6, Hideki Hosoda7, Mitsuo
Niinomi8
1 Professor, Graduate School of Osaka University, 2 Professor, Graduate School of Tohoku University, 3 Professor, Institute for Biomaterial Engineering, Tokyo Medical and Dental University, 4 Professor, Kansai University, Faculty of Chemistry, 5 Deputy Director, Research Center for Structural Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), 6 Professor, Institute for Materials Research, Tohoku University, 7 Professor, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology 8 Professor Emeritus, Tohoku University

〇Takayoshi Nakano, Takayuki Narushima, Takao Hanawa, Masato Ueda, Yoko Yamabe-Mitarai, Tadashi Furuhara, Hideki Hosoda, Mitsuo Niinomi:
PREFACE-Special Issue on Latest Research and Development of Structural and Functional Titanium-Based Materials, Materials Transactions, 60 [9], (2019), 1732.

1) M. Niinomi, T. Akahori, M. Nakai, Y. Koizumi, A. Chiba, T. Nakano, T.
Kakeshita, Y. Yamabe-Mitarai, S. Kuroda, N. Motohashi, Y. Itsumi and T.
Choda: Quantitative and Qualitative Relationship between Microstructural Factors and Fatigue Lives under Load- and Strain-Controlled Conditions of Ti5Al2Sn2Zr4Cr4Mo (Ti-17) Fabricated Using a 1500-ton Forging Simulator, Materials Transactions, 60 [9], (2019), 1740-1748.
論文はこちらから

2) Qiang Li, Qiang Qi, Junjie Li, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Yuichiro Koizumi, Daixiu Wei, Kenta Yamanaka, Takayoshi Nakano, Akihiko Chiba, Xuyan Liu and Deng Pan: Low Springback and Low Young’s Modulus in Ti29Nb13Ta4.6Zr Alloy Modified by Mo Addition, Materials Transactions, 60 [9], (2019), 1755-1762.
論文はこちらから

3) Qiang Li, Xufeng Yuan, Junjie Li, Pan Wang, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Takayoshi Nakano, Akihiko Chiba, Xuyan Liu and Deng Pan: Effects of Fe on Microstructures and Mechanical Properties of Ti15Nb25Zr(0, 2, 4, 8)Fe Alloys Prepared by Spark Plasma Sintering, Materials Transactions, 60 [9], (2019), 1763-1768.
論文はこちらから

4) Sungho Lee, Jong Yeong Oh, Soichiro Mukaeyama, Shi-Hai Sun, Takayoshi
Nakano*: Preparation of Titanium Alloy/Bioactive Glass Composite for Biomedical Applications via Selective Laser Melting, Materials Transactions,
60 [9], (2019), 1779-1784.
論文はこちらから
Pdfはこちらから

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院試お疲れさま会が開催されました。

中野研恒例の院試お疲れさま会を開催しました。B4の皆さま本当にお疲れさまでした。
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「Biomaterials」誌(IF=10.273)に掲載された「表面形状による細胞・骨配向化制御」に関する解説がバイオマテリアル-生体材料-37巻4号(2019年10月15日刊行予定)に受理されました。

松垣あいら、中野貴由:
表面形状による細胞・骨配向化制御、
バイオマテリアル-生体材料-, 37 [4], (2019), in press.

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中野先生が8月18日~22日に西安で開催のPRICM10(The 10th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing) に出席し、シンポジウムF(Biomaterials)の日本側オーガナイザーを務めるとともに、招待講演を行いました。

Takayoshi Nakano:
Preferential orientation of collagen/apatite as a bone quality parameter and biomedical implant design based on the bone tissue anisotropy,
PRICM10, 2019年8月19日14:25~14:50, 西安 (Xi'an), invited.

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会場入り口

西安の中心部.jpg

西安の中心部

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韓国金属学会副会長のHanyang UniversityのProf. Jae-il Jang先生(中央)とともに

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5年前に中野研で学位を取得し、現在Singapore Inatitute of Manufacturing Technologyで活躍中のDr. Wan Pan君と久しぶりの再会

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SEEDS 2019 実感科学研究成果発表会において、当研究室で研究を行っている高校生がベストパフォーマンス賞に選ばれました。

大阪大学SEEDSが主催のSEEDS 2019 実感科学研究成果発表会において、
当研究室で研究を行っている高校生がベストパフォーマンス賞に選ばれました。おめでとうございます。

研究テーマ「病気で骨が脆くなるメカニズムを解明しよう」
ベストパフォーマンス賞、SEEDS 2019 実感科学研究成果発表会、大阪大学会館・講堂、2019年8月16日

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特殊鋼9月号の特集「金属系バイオマテリアル」に"チタンとチタン合金"の解説が掲載されます。

中野貴由:
チタンとチタン合金、
特殊鋼、68巻、5号(9月号)、(2019), in press.

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「純元素粉末を用いたチタン合金の金属積層造形」に関する解説が鋳造工学9月号に掲載されます。

永瀬丈嗣、當代光陽、中野貴由:
純元素粉末を用いたチタン合金の金属積層造形、
鋳造工学、91, (2019) pp.627-633.

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ビアガーデンにて中野研毎年恒例の飲み会が開催されました!

ビアガーデンにて中野研毎年恒例の飲み会が開催されました!
多くの方が参加でき、とても楽しい時間を過ごすことができました!

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集合写真@千里阪急ホテル

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「Journal of Materials Engineering and Performance」にTi-xNb-2Fe Alloysの組織と力学特性の論文が掲載されました。

Qiang Li, Pu Miao, Junjie Li, Meifeng He, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Akihiko Chiba, Takayoshi Nakano, Xuyan Liu, Kai Zhou, and Deng Pan:
Effect of Nb Content on Microstructures and Mechanical Properties of Ti-xNb-2Fe Alloys,
Journal of Materials Engineering and Performance, (2019),
doi.org/10.1007/s11665-019-04250-5

Abstract
β-Type Ti-Nb-based alloys exhibit satisfactory biocompatibility and low Young's modulus for biomedical applications. The microstructure and mechanical properties of a series of Ti-(14, 16, 18, 20, 22, 24)Nb-2Fe alloys fabricated by arc melting were investigated by XRD, optical microscopy, and tensile tests. Both ω and α″ phases existed in the Ti-14Nb-2Fe alloy, while just a single β phase existed in the other alloys. Twinning is an important deformation mechanism that causes work hardening and twinning-induced plasticity. It was found in the Ti-(14, 16, 18, 20)Nb-2Fe alloys and not in the Ti-22Nb-2Fe alloy. The Ti-14Nb-2Fe alloy exhibited the highest tensile strength and the highest Young's modulus owing to the existence of the ω phase. The tensile strength decreased gradually from 830 MPa (highest) for the Ti-14Nb-2Fe alloy to 540 MPa (lowest) for the Ti-24Nb-2Fe alloy with an increase in the Nb content. The Young's modulus decreased from 90 GPa for the Ti-14Nb-2Fe alloy to 63 GPa for the Ti-22Nb-2Fe alloy and then increased to 71 GPa for the Ti-24Nb-2Fe alloy. Elongation shows the same trend as the Young's modulus. The Ti-22Nb-2Fe alloy, with a low Young's modulus of 63 GPa, tensile strength of 570 MPa, and 15% elongation, was found suitable for biomedical applications. The Ti-20Nb-2Fe alloy also exhibits a high tensile strength, a Young's modulus ratio of 9.24910−3, and 18% elongation and is thus considered another valuable Ti alloy for biomedical applications.

論文はこちらから

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本日の日本経済新聞朝刊に「人工骨など向け高強度の新合金」という題名で中野研究室で開発した高強度・高加工性の高エントロピー合金に関する記事が掲載されています。

人工骨などに向け高強度の新合金
日本経済新聞(9面:科学技術)、2019年8月5日
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中野研で学位を取得したDr. Pan WANG君がシンガポールのSIMTechで活躍しています。(Dr. Pan WANG, who got a degree from Prof. Takayoshi NAKANO Lab, is very active in SIMTech in Singapore.)

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Name: Dr WANG Pan
Designation: Scientist II
Phone number: 6793 8957
Email: wangp@SIMTech.a-star.edu.sg
Group: Forming Technology

Reseachgate: https://www.researchgate.net/profile/Pan_Wang17
Google Scholar : https://scholar.google.com.hk/citations?hl=zh-CN&user=l03aFaoAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate

Introduction:

Dr Wang Pan is a research scientist with more than 5 years of professional experience in initiating and managing research projects. Graduated from Osaka University (Japan) with a PhD in Materials and Manufacturing Science in 2014, he joined Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech). He has knowledge and experience in both technology development and project management, a truly versatile yet specialized R&D professional. His background includes additive manufacturing, physical metallurgy, metallic biomaterials, and mechanical property and microstructural characterization.
In SIMTech, he leads the development of electron beam melting (EBM) process for fundamental research and industrial applications. He has been participating as PI (co-PI) or member for ~20 projects funded by either funding body or industrial companies, such as A*STAR industrial additive manufacturing program, Hitachi Metal's indusial project, Applied Materials-SIMTech indusial project, etc. As the Research Liaison Office representative, he coordinates collaboration with many educational institutions in the form of joint projects, joint seminars and forums; also built partnership with local and overseas universities for joint research efforts.

Research Interest:

1.Development of high-performance metallic powder (e.g., Ti alloy, Inconel alloy, steels, and high entropy alloys) for additive manufacturing.
2.Design and optimization of new structures, including metamaterials, biomedical implants, lightweight design, energy absorption structure and compliant mechanism, for additive manufacturing.
3.Promotion of the additive manufacturing technology to industry by overcoming the current technology shortcoming.
4.Phase transformation and deformation behavior of metastable alloys.

BioNotes:

Ph. D., Materials and Manufacturing Science, Division of Materials and Manufacturing Science and Engineering, Osaka University, Japan, 2014

MEng, Materials Processing Engineering, School of Materials Science and Engineering, Zhengzhou University, China, 2009

BEng, Materials Shaping & Control Engineering, School of Materials Science and Engineering, Zhengzhou University, China, 2006

Filed Patents and TDs:

1.GUAN Shao-kang, WU Li-hong, ZHAO Hong-liang, WANG Li-guo, WANG Pan. A Superplastic Forging Forming Method Using Casting Magnesium Alloy. Issued number: 200710193056.3 , China, 2009.8.26.

2.TD: Simple Yet Accurate Control Of Microstructure In Electron Beam Melting Of Ti6Al4V Additive Manufacturing. Inventors: Guglielmo VASTOLA (IHPC); WANG Pan (SIMTech); NAI Mui Ling Sharon (SIMTech); WEI Jun (SIMTech); PEI Qing Xiang (IHPC), ETPL Ref: IHPC/Z/09959

3.TD: Achieving a full volume component by in-situ welding during the electron beam melting process. Inventors: WANG Pan (SIMTech); NAI Mui Ling Sharon (SIMTech); WEI Jun (SIMTech);, ETPL Ref: wangp2_982

Selected Publications:

1.Xinwei Li+, Yong Hao Tan+, Habimana Jean Willy, Pan Wang, Wanheng Lu, Mehmet Cagirici, Chun Yee Aaron Ong, Tun Seng Herng, Jun Wei, Jun Ding*, Heterogeneously tempered martensitic high strength steel by selective laser melting and its micro-lattice: Processing, microstructure, superior performance and mechanisms, Materials & Design, 178 (2019) 107881. [SCI, JCR Q1]
2.M.T. Pham, T.J. Teo, S.H. Yeo, P. Wang*, M.L.S. Nai, Design and Optimization of A 3-DOF Co-Planar Motion Compliant Parallel Mechanism with Fully-Decoupled Motion Characteristics, Journal of Mechanisms and Robotics-Transactions of the ASME, 2019,doi:10.1115/1.4043925. [SCI, JCR Q1]
3.P. Wang*, P.F. Huang, F.L. Ng, W.J. Sin, S. Lu, M.L.S. Nai*, Z.L. Dong, J. Wei*, Additively manufactured CoCrFeNiMn high-entropy alloy via pre-alloyed powder, Materials & Design, 168 (2019) 107576. [SCI, JCR Q1]
4.S.L. Lu, H.P. Tang, S.M.L. Nai, Y.Y. Sun, P. Wang, J. Wei*, Q. Ma*, Intensified texture in selective electron beam melted Ti-6Al-4V thin plates by hot isostatic pressing and its fundamental influence on tensile fracture and properties, Materials Characterization, 152 (2019) 162-168. [SCI, JCR Q1]
5.Y.Y. Sun, P. Wang*, S.L. Lu, L.Q. Li, M. L. S. Nai, J. Wei, Laser welding of electron beam melted Ti-6Al-4V to wrought Ti-6Al-4V: Effect of welding angle on microstructure and mechanical properties, Journal of Alloys and Compounds 782 (2019) 967-97. [SCI, JCR Q1]
6.P. Wang*, M.L.S. Nai*, W.J. Sin, S. Lu, B. Zhang, J. Bai, J. Song, J. Wei*, Effect of overlap distance on the microstructure and mechanical properties of in situ welded parts built by electron beam melting process, Journal of Alloys and Compounds 772 (2019) 247-255. (ESI Highly Cited Paper) [SCI, JCR Q1]
7.P. Wang*, M. Todai, T. Nakano*: Beta titanium single crystal with bone-like elastic modulus and large crystallographic elastic anisotropy, Journal of Alloys and Compounds, 782 (2019) 667-671. [SCI, JCR Q1]
8.P. Wang*, M. Todai, T. Nakano*: ω phase transformation and lattice modulation in biomedical -phase Ti-Nb-Al alloys, Journal of Alloys and Compounds, 766 (2018) 511- 516. [SCI, JCR Q1]
9.P. Wang*, M.L.S. Nai*, W.J. Sin, S. Lu, B. Zhang, J. Bai, J. Song, J. Wei*, Realizing a full volume component by in-situ welding during electron beam melting process, Additive Manufacturing 22 (2018) 375-380. [SCI, JCR Q1]
10.P. Wang*, X. Tan, C. He, M.L.S. Nai, R. Huang, S.B. Tor, J. Wei, Scanning optical microscopy for porosity quantification of additively manufactured components, Additive Manufacturing 21 (2018) 350-358. [SCI, JCR Q1]
11.X.P. Tan*, P. Wang, Y. Kok, W.Q. Toh, Z. Sun, S.M.L. Nai, M. Descoins, D. Mangelinck, E. Liu, S.B. Tor, Carbide precipitation characteristics in additive manufacturing of Co-Cr-Mo alloy via selective election beam melting, Scripta Materialia 143 (2018) 117-121. [SCI, JCR Q1]
12.Y. Kok, X.P. Tan*, P. Wang*, M.L.S. Nai, N.H. Loh, E. Liu, S.B. Tor, Anisotropy and heterogeneity of microstructure and mechanical properties in metal additive manufacturing: A critical review, Materials & Design 139 (2018) 565-586. (ESI Highly Cited Paper) [SCI, JCR Q1]
13.P. Wang*, W. Sin, M. Nai, J. Wei, Effects of Processing Parameters on Surface Roughness of Additive Manufactured Ti-6Al-4V via Electron Beam Melting, Materials 10(10) (2017) 1121. (Cover page story) [SCI, JCR Q2]
14.P. Wang*, M.L.S. Nai, S. Lu, J. Bai, B. Zhang, J. Wei, Study of Direct Fabrication of a Ti-6Al-4V Impeller on a Wrought Ti-6Al-4V Plate by Electron Beam Melting, JOM 69(12) (2017) 2738-2744. [SCI, JCR Q1]
15.M.T. Pham, T.J. Teo*, S.H. Yeo, P. Wang, M.L.S. Nai, A 3-D Printed Ti-6Al-4V 3-DOF Compliant Parallel Mechanism for High Precision Manipulation, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 22(5) (2017) 2359-2368. [SCI, JCR Q1]
16.B. Zhang, X. Lee, J. Bai, J. Guo, P. Wang, C.-N. Sun, M. Nai*, G. Qi, J. Wei*, Study of selective laser melting (SLM) Inconel 718 part surface improvement by electrochemical polishing, Materials & Design 116 (2017) 531-537. [SCI, JCR Q1]
17.H. Nikkhah, F. Guo, Y. Chew, J. Bai, J. Song*, P. Wang*, The effect of different shapes of holes on the crushing characteristics of aluminum square windowed tubes under dynamic axial loading, Thin-Walled Structures 119 (2017) 412-420. [SCI, JCR Q1]
18.P. Wang*, L. Wu, Y. Feng, J. Bai, B. Zhang, J. Song, et al., Microstructure and mechanical properties of a newly developed low Young's modulus Ti-15Zr-5Cr-2Al biomedical alloy, Materials Scienc Engineering, C, 72 (2017) 536-542. [SCI, JCR Q1]
19.P. Wang*, X. Tan, M.L.S. Nai, S.B. Tor, J. Wei, Spatial and geometrical-based characterization of microstructure and microhardness for an electron beam melted Ti-6Al-4V component, Materials & Design 95 (2016) 287-295. [SCI, JCR Q1]
20.W. Toh, P. Wang, X. Tan*, M. Nai, E. Liu, S. Tor, Microstructure and Wear Properties of Electron Beam Melted Ti-6Al-4V Parts: A Comparison Study against As-Cast Form, Metals 6(11) (2016) 284. [SCI, JCR Q2]
21.Pan Wang*, Yan Feng, Fengchao Liu, Shaokang Guan, Lihong Wu: Microstructure and mechanical properties of Ti-Zr-Cr biomedical alloys, Materials Scienc Engineering, C, 51 (2015) 148-152. [SCI, JCR Q1]
22.P. Wang*, S. Zhu, L. Wang, L. Wu, S. Guan, A two-step superplastic forging forming of semi-continuously cast AZ70 magnesium alloy, Journal of Magnesium and Alloys, 3 (2015) 70-75. [SCI, JCR Q1]
23.P. Wang, M. Todai, T. Nakano*: β-phase instability in binary Ti-xNb biomaterial single crystals, Materials Transactions, 54 (2013) 156-160. [SCI, JCR Q3]
24.P. Wang, L.H. Wu, S.K. Guan*, Effect of initial microstructure on superplastic deformation of AZ70 magnesium alloy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 20 (2010) s527-s532. . [SCI, JCR Q2]

Awards

1.Best Paper Award, The First International Conference on Research Advances in Additive Manufacturing (2019)
2.Best Presentation Award, 4th International Conference on Material Science and Engineering Technology (2015)

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2020年1月11日・12日に第99回日本獣医麻酔外科学会、第111回日本獣医循環器学会、第66回日本獣医画像診断学会の2019年秋季合同学会が開催されます。

2020年1月11日・12日に第99回日本獣医麻酔外科学会、第111回日本獣医循環器学会、第66回日本獣医画像診断学会の2019年秋季合同学会が開催されます。

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中野先生が中国敦煌で開催のGAT(Gammalloys Technology-2019)に出席し、招待講演を行いました。

中野先生が中国敦煌で開催のGAT(Gammalloys Technology-2019)に出席し、招待講演を行いました。

〇Takayoshi NAKANO, Hiroyuki H. Yasuda:
Orientation of the unique layered microstructure and tensile properties of Ti-rich TiAl alloy fabricated by additive manufacturing using electron beam, 23th, July, 2019, Dunhuang, China.

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オーガナイザーのProf. Junpin Lin (University of Science and Technology Beijing(USTB)、中国科学技術大学)とともに

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大阪大学SEEDSプログラム実感コース「実感科学研究」の第4回目を開催しました。

大阪大学SEEDSプログラム実感コース「実感科学研究」の第4回目を開催しました。
今回はこれまでのデータのまとめと、学会発表にむけての図面作成を行いました。

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Ti-xNb-2Fe合金のNb量の組織と力学特性に関する研究が「Journal of Materials Engineering and Performance」誌に受理されました。

Ti-xNb-2Fe合金のNb量の組織と力学特性に関する研究が「Journal of Materials Engineering and Performance」誌に受理されました。

Qiang Li, Pu Miao, Junjie Li, Meifeng He, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Akihiko Chiba, Takayoshi Nakano, Xuyan Liu, Kai Zhou, Deng Pan:
Effect of Nb content on microstructures and mechanical properties of Ti-xNb-2Fe alloys,
Journal of Materials Engineering and Performance, (2019), in press.

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Mg-Li合金にAlを添加することで異方性急激な降伏応力上昇が実現することを証明した論文が「Scripta Materia」誌にopen-access誌として掲載されました。

Mg-Li合金にAlを添加することで異方性急激な降伏応力上昇が実現することを証明した論文が「Scripta Materia」誌にopen-access誌として掲載されました。

Koji Hagihara*, Keitaro Moria, Takayoshi Nakano:
Enhancement of plastic anisotropy and drastic increase in yield stress of Mg-Li single crystals by Al-addition followed by quenching,
Scripta Materialia, 172, (2019), 93-97.

Abstract
Strong orientation dependence of yield stress was found in a body-centered cubic (bcc)-structured Mg-Li alloy single crystal by adding 5 at.% of Al combined with rapid quenching, which was negligible in Mg-Li binary single crystals. Furthermore, the addition of 5 at.% of Al combined with rapid quenching caused an extreme increase in yield stress up to ~470 MPa; this compares to ~50 MPa in a Mg-Li binary crystal. Increased valence-electron to atom ratio and development of chemical modulation in the alloy by Al-addition are probable causes of the enhancement of plastic anisotropy and the drastic increase in yield stress, respectively.

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Mg基LPSO相のキンクバンドによる強化に関する論文が「Materials Science and Engineering A」誌にオープンアクセス論文として掲載されました。

Mg基LPSO相のキンクバンドによる強化に関する論文が「Materials Science and Engineering A」誌にオープンアクセス論文として掲載されました。

Koji Hagihara*, Michiaki Yamasaki, Yoshihito Kawamura, Takayoshi Nakano:
Strengthening of Mg-based long-period stacking ordered (LPSO) phase with deformation kink bands,
Materials Science & Engineering A 763 (2019) 138163; 1-9.

Abstract
The mechanical properties of the Mg-based LPSO-phase are expected to be strongly affected by the microstructure due to its anisotropic crystal structure. However, the fine details have not been sufficiently understood yet. This study first clarified the detailed microstructural factors that govern the strength of the LPSO-phase by examining alloys with microstructures that were significantly varied via directional solidification and extrusion processes. Refining the microstructure is significantly effective for strengthening LPSO-phase alloys. The yield stress of LPSO-phase alloys with random texture was previously reported to be increased by reducing the
"length" of plate-like LPSO-phase grains. In addition, it was found in this study that the formation stress in the deformation kink band, which is a unique deformation mode in an LPSO-phase alloy, can be increased by decreasing the "thickness" of the grains. Furthermore, the study used directionally solidified crystals provided direct evidence that the introduction of the deformation kink band effectively increases the yield stress and work-hardening rate of alloys by hindering the motion of basal dislocations. This "kink-band strengthening" was found to have considerable temperature dependence. The strengthening is significant at or below 200 °C, but the
effect gradually decreases above 300 °C and is accompanied by the operation of non-basal slip. The results quantitatively clarified that kink-band strengthening is one predominant reason why the LPSO-phase extruded alloy exhibits an unusually high yield stress at any loading orientation.

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当研究室で開発された非等量組成の優れた特性を持つ生体用Ti-Nb-Ta-Zr-Moハイエントロピー合金に関する研究が、「Scripta Materialia」誌にオープンアクセス論文として掲載されました。

当研究室で開発された非等量組成の優れた特性を持つ生体用Ti-Nb-Ta-Zr-Moハイエントロピー合金に関する研究が、「Scripta Materialia」誌にオープンアクセス論文として掲載されました。

Takao Hori, Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Aira Matsugaki, Takayoshi Nakano*:
Development of non-equiatomic Ti-Nb-Ta-Zr-Mo high-entropy alloys for metallic biomaterials,
Scripta Materialia, 172, (2019), 83-87.

Abstract
Nobel non-equiatomic Ti-Nb-Ta-Zr-Mo high-entropy alloys (HEAs) for metallic biomaterials (bio-HEAs) were designed and developed. The pseudo-binary phase diagrams focusing on solidification were constructed by thermodynamic calculations. The shifting the alloy composition of the equiatomic TiNbTaZrMo bio-HEA can realize the drastic improvement of the deformability. Notably, the non-equiatomic Ti, Zr-rich composition stimulatedthe molecular interaction between biological cells and bio-HEA, indicating the possibility of the proposed non-equiatomic Ti-Nb-Ta-Zr-Mo HEAs as an advanced biomaterial for bone tissue engineering applications. This is the first achievement for the alloy design including the control of alloy composition for the development of new bio-HEAs.

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客員教授を務める大阪府立大学生命環境科学研究科獣医学専攻にて中野先生が「骨質指標としての骨基質の配向性と3Dプリンティング手法を含むバイオマテリアルの創製」という題目で、2日間にわたり集中講義を行いました。

客員教授を務める大阪府立大学生命環境科学研究科獣医学専攻にて中野先生が「骨質指標としての骨基質の配向性と3Dプリンティング手法を含むバイオマテリアルの創製」という題目で、2日間にわたり集中講義を行いました。

中野貴由:
骨質指標としての骨基質の配向性と3Dプリンティング手法を含むバイオマテリアルの創製、
大阪府立大学動物バイオテクノロジー特別講義、2019年7月16日・17日(AM・PM)、大阪府立大学りんくうキャンパスにて、(2019).

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萩原研との共同研究のMgのLPSO層のキンクバンドに関する研究が「Materials Science & Engineering A」に受理されました。

萩原研との共同研究のMgのLPSO層のキンクバンドに関する研究が「Materials Science & Engineering A」に受理されました。

Koji Hagihara*, Michiaki Yamasaki, Yoshihito Kawamura, Takayoshi Nakano:
Strengthening of Mg-based long-period stacking ordered (LPSO) phase with deformation kink bands,
Materials Science & Engineering A, in press (2019).

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萩原研との共同研究のMg-LiのAlについての強化に関する効果の研究が「Scripta Materialia」誌に受理されました。

萩原研との共同研究のMg-LiのAlについての強化に関する効果の研究が「Scripta Materialia」誌に受理されました。

Koji Hagihara*, Keitaro Mori, Takayoshi Nakano:
Enhancement of plastic anisotropy and drastic increase in yield stress of Mg-Li single crystals by Al-addition followed by quenching,
Scripta Materialia, (2019) in press.

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組成最適化による新たな生体用HEAに関する研究が「Scripta Materialia」誌に受理されました。

組成最適化による新たな生体用HEAに関する研究が「Scripta Materialia」誌に受理されました。

Takao Hori, Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Aira Matsugaki, Takayoshi Nakano*:
Development of Non-equiatomic Ti-Nb-Ta-Zr-Mo High-Entropy Alloys for Metallic Biomaterials,
Scripta Materialia, (2019) in press.

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「スマートプロセス学会誌」7月号に中野研関連解説・論文が掲載されました。

「スマートプロセス学会誌」7月号に中野研関連解説・論文が掲載されました。

西川宏、中野貴由:
【巻頭言】Additive Manufacturingプロセスが切り開く革新的ハードマテリアルの開発、
スマートプロセス学会誌、8 [4]、「Additive Manufacturingプロセスが切り開く革新的ハードマテリアルの開発(2)」、(2019)、pp.113

石本卓也:
骨への応力遮蔽低減のためのAdditive Manufacturingプロセスによるβ型チタン合金の組織制御、
スマートプロセス学会誌、8 [4] 、「Additive Manufacturingプロセスが切り開く革新的ハードマテリアルの開発(2)」、(2019)、pp.119-123

Oh Jong Yeong、Takuya Ishimoto、Shi-Hai Sun, Takayoshi Nakano:
Crystallographic texture formation of pure tantalum by selective laser melting method、
スマートプロセス学会誌、8 [4] 、「Additive Manufacturingプロセスが切り開く革新的ハードマテリアルの開発(2)」、(2019)、pp.151-154

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第39回日本骨形態計測学会(会長:酒井産業医大整形外科教授、北九州国際会議場)に参加しています。

第39回日本骨形態計測学会(会長:酒井産業医大整形外科教授、北九州国際会議場)に参加しています。

第39回骨形態(2019)①.jpg

第39回骨形態(2019)②.jpg

研究室での集合写真①

第39回骨形態(2019)③.jpg

研究室での集合写真②

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金属Additive Manufacturingによる異方性機能化に関する論文が「砥粒加工学会」誌に掲載されました。

金属Additive Manufacturingによる異方性機能化に関する論文が「砥粒加工学会」誌に掲載されました。

石本卓也、中野貴由:
金属AMにおける形状ならびに組織制御による異方性機能化、
砥粒加工学会、(2019)、pp.349-352

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クロスリンクしたPTFEの照射損傷抵抗に関する論文が「Polymer Bulletin」誌に掲載されました。

クロスリンクしたPTFEの照射損傷抵抗に関する論文が「Polymer Bulletin」誌に掲載されました。

Hiroshi Saito, Masakazu Furuta, Aira Matsugaki, Takayoshi Nakano, Masako Oishi, Masayuki Okazaki:
Radiation-resistant properties of cross-linking PTFE for medical use,
Polymer Bulletin, (2019), pp.1-12
DOI: https://doi.org/10.1007/s00289-019-02698-y

Abstract
The property changes of two types of partially cross-linking PTFE (XF1B) and totally cross-linking PTFE (XF2) treated by Co-60 γ-rays were examined physically and chemically. The PTFEs were subjected to a tensile strength test, observation by digital microscope, X-ray diffraction, and Raman analysis. XF1B clearly showed a decrease in the tensile breaking strength at 1 kGy, while XF2 showed a decrease in
the tensile breaking strength at a higher irradiation dose, 50 kGy. X-ray diffraction revealed an increase in the (004) peak intensity of XF1B after irradiation. On the other hand, the increase was not proportional to the irradiation dosages. An increase in the peak intensity was not observed in XF2. These results suggest that crystallization by irradiation advanced in XF1B, and the structural change was not significant in XF2. Raman analysis showed an increase in the spectral intensity of XF1B with increasing irradiation dosages, and no significant change in the spectral intensity of XF2. It was suggested that XF1B had been broken down into constituent subunits. The cross-linking PTFEs used in this study did not show marked differences in mechanical or chemical properties when compared with those of non-cross-linking PTFE previously reported. Particularly, it is considered that the mechanical deterioration of XF2 by irradiation was inhibited. Therefore, totally cross-linking PTFE is expected to be a useful medical material for sterilization by irradiation.

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大阪府工業協会主催、阪大AMセンター後援の研究会が今年で6回目となり、例年通り中野先生が最初に基調講演を行いました。

大阪府工業協会主催、阪大AMセンター後援の研究会が今年で6回目となり、例年通り中野先生が最初に基調講演を行いました。今年から金属造形を中心に展開し、定員がいっぱいになりました。来年の1月まで続きます。

第1部
「金属積層3D プリンタによる製造と技術」
大阪大学大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻・教授
大阪大学異方性カスタム設計・AM研究開発センター・副センター長(兼任)
中 野 貴 由
「3Dプリンタ実践活用研究会」
2019年6月25日(火)13:30~
主催:公益社団法人 大阪府工業協会

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平成31年度卒業アルバム用集合写真撮影を行いました。

平成31年度中野研卒業アルバム用の集合写真撮影を行いました。

卒業アルバム用集合写真.jpeg

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中野研究室にて骨基質の配列因子を特定したことに関する記事が日刊工業新聞に掲載されました。

中野研究室にて骨基質の配列因子を特定したことに関する記事が日刊工業新聞の朝刊に掲載されました。

骨基質の配列因子特定、
日刊工業新聞(29面:科学技術・大学)、2019年6月21日

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当研究室ならびに当研究室出身のM2の皆さんの就職内々定お祝い会を行いました。

6月20日に、当研究室ならびに当研究室出身のM2の皆さんの就職内々定お祝い会を行いました。
M2の皆さん、おめでとうございます!

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中野研と古野電気らとの「骨の配向性を超音波で測る」手法に関する装置に関する記事が、日本経済新聞の朝刊に掲載されました。

中野研と古野電気らとの「骨の配向性を超音波で測る」手法に関する装置に関する記事が、日本経済新聞の朝刊に掲載されました。

大阪大学、骨の健康度超音波で計測、
日本経済新聞朝刊(9面:科学技術面)、2019年6月17日

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小笹先生の第39回日本骨形態計測学会若手研究賞の受賞が内定いたしました。

小笹先生の第39回日本骨形態計測学会若手研究賞の受賞が内定いたしました。
表彰は7月5日に行われます。

小笹良輔:
骨粗鬆症におけるコラーゲン/アパタイト配向性とヤング率の変化、
第39回日本骨形態計測学会若手研究賞、2019年7月5日

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現代化学7月号で当研究室の記事が掲載されます。

現代化学7月号で当研究室の記事が掲載されます。

松垣あいら、中野貴由:
応力による骨のリモデリング~骨の配向性と骨再生を促す表面形態、
現代化学7月号、(No.580)、東京化学同人、(2019)、pp.56-59

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中野先生が、仏ナントで開催のThe 14th World conference on Titaniumに出席しています。

中野先生が、フランスナントで開催のThe 14th World conference on Titaniumに出席しています。

Takayoshi Nakano, Takuya Ishimoto, Aira Matsugaki, Koji Hagihara, Yuichiro Koizumi and Ryosuke Ozasa:
Control of crystallographic orientation by metal additive manufacturing process of β-type Ti alloys based on the bone tissue anisotropy,
Nantes, France, (2019), 8:20-8:40, 12th, June, 2019.

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