JP7137305B2 - Biomedical implant manufacturing method and biomedical implant - Google Patents

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本発明は、マグネシウムの生体内での分解を遅らせて長期にわたって強度を維持することができる生体用インプラントの製造方法及び該処理方法によって得られる生体用インプラントに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bioimplant manufacturing method and a biomedical implant obtained by the treatment method, which can delay the decomposition of magnesium in vivo and maintain its strength over a long period of time.

従来、骨折の治療において骨折部を固定するためにインプラントが用いられることがある。一般的に骨折部の修復後のインプラントは抜去されることが望ましいが、インプラントの抜去は体に大きな負担がかかるという問題があった。そこで近年、生体必須金属で構成されており生体内で分解吸収されるマグネシウム材またはマグネシウム合金材からなるインプラントが注目されている。 Conventionally, implants are sometimes used to fix fractures in treatment of bone fractures. Generally, it is desirable to remove the implant after repairing the fracture, but there is a problem that the removal of the implant imposes a heavy burden on the body. Therefore, in recent years, attention has been focused on implants made of a magnesium material or a magnesium alloy material, which are composed of bio-essential metals and can be decomposed and absorbed in vivo.

骨折治療においては、自家骨の修復に約3ヶ月を要すると言われているため、骨同士を接合するためのインプラントは、少なくとも3ヶ月間生体内において強度を維持する必要がある。しかしながら、マグネシウム材またはマグネシウム合金材からなるインプラントは生体内の血液および体液中に含まれる水や有機酸ならびに塩化物イオン等と反応するため、既に実用化されているポリ乳酸等の加水分解による反応だけの生分解性高分子とは異なり、体内における分解吸収期間が短いという問題があった。 In bone fracture treatment, it is said that it takes about 3 months to repair autogenous bone, so an implant for joining bones needs to maintain strength in vivo for at least 3 months. However, implants made of magnesium or magnesium alloys react with water, organic acids, and chloride ions contained in blood and body fluids in the body. Unlike other biodegradable polymers, there is a problem that the period of decomposition and absorption in the body is short.

そこで、マグネシウム合金を所定期間にわたって強度が必要とされるインプラント材料に用いるために、マグネシウム合金の表面に耐食性を有する被膜を形成することによって、マグネシウム合金の分解速度を抑制する方法が提案されている。特許文献1には陽極酸化被膜を表面に有するマグネシウム製品が開示されている。特許文献1は工業材料への使用を目的としており、塩水噴霧試験に対して高い耐食性が得られていることが報告されている。一方、特許文献2では陽極酸化処理によってセラミック層が形成されたマグネシウムが開示されている。特許文献2は生体内インプラントへの使用を目的としており、模擬体液中において分解が抑制されることが報告されている。 Therefore, in order to use a magnesium alloy as an implant material that requires strength over a predetermined period of time, a method has been proposed in which the decomposition rate of the magnesium alloy is suppressed by forming a coating having corrosion resistance on the surface of the magnesium alloy. . Patent Document 1 discloses a magnesium product having an anodized film on its surface. Patent Document 1 aims at use in industrial materials, and reports that high corrosion resistance is obtained in a salt spray test. On the other hand, Patent Document 2 discloses magnesium on which a ceramic layer is formed by an anodizing treatment. Patent document 2 aims at use for an implant in vivo, and reports that decomposition is suppressed in a simulated body fluid.

しかしながら、陽極酸化処理を施す場合には、被処理材と電極の接点位置には陽極酸化被膜が形成されず、その部分から局所的に分解が進行するという問題があった。また、陽極酸化処理ではリン酸やアンモニア等の様々な化学薬品を使用に加え、特殊な装置を用いた電気化学的な処理を必要とすることから作業が煩雑であるという問題もあった。 However, when the anodizing treatment is applied, an anodized film is not formed at the contact position between the material to be treated and the electrode, and there is a problem that decomposition progresses locally from that portion. In addition, the anodizing treatment requires the use of various chemicals such as phosphoric acid and ammonia, as well as the electrochemical treatment using a special apparatus, which is a problem in that the work is complicated.

特開2008-214761号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-214761 米国特許第9066999号明細書U.S. Pat. No. 9,066,999

本発明は、上記現状に鑑み、マグネシウムの生体内での分解を遅らせて長期にわたって強度を維持することができる生体用インプラントの製造方法及び該処理方法によって得られる生体用インプラントを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned current situation, the object of the present invention is to provide a bioimplant manufacturing method and a biomedical implant obtained by the processing method, which can delay the in vivo decomposition of magnesium and maintain its strength over a long period of time. and

本発明は、マグネシウム材を界面活性剤溶液に浸漬する生体用インプラントの製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention is a method of manufacturing a biomedical implant by immersing a magnesium material in a surfactant solution.
The present invention will be described in detail below.

本発明者らは、鋭意検討の結果、驚くべきことにマグネシウム材を界面活性剤溶液に浸漬するだけで生体内における分解速度を遅くすることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors surprisingly found that the rate of decomposition in vivo can be slowed down simply by immersing a magnesium material in a surfactant solution, and have completed the present invention.

本発明の生体用インプラントの製造方法は、マグネシウム材を界面活性剤溶液に浸漬する。
本発明は、マグネシウム材を界面活性剤溶液に浸漬するだけでマグネシウム材の生体内での分解速度を遅くすることができるため、従来の陽極酸化処理と比べて格段に生体への安全性と簡易性に優れている。マグネシウム材を界面活性剤溶液に浸漬することで、マグネシウム材の生体内での分解速度が遅くなる理由ははっきりとはわかっていないが、マグネシウム材の表面に界面活性剤の膜ができ、これが生体内の物質とマグネシウムとの接触を妨げるためではないかと考えられる。また、本発明では、従来の陽極酸化処理と違って被処理材と電極の接点のような処理が行われない部分が存在しないため、陽極酸化処理を用いるよりも耐久性の高い生体用インプラントとすることができる。
In the method for producing a biological implant of the present invention, a magnesium material is immersed in a surfactant solution.
According to the present invention, the rate of decomposition of the magnesium material in vivo can be slowed down simply by immersing the magnesium material in a surfactant solution. Excellent in nature. It is not clear why immersing the magnesium material in the surfactant solution slows down the rate of decomposition of the magnesium material in vivo, but it is possible that a film of the surfactant forms on the surface of the magnesium material, and this is the reason for this. It is thought that this is to prevent contact between substances in the body and magnesium. In addition, in the present invention, unlike the conventional anodizing treatment, there is no portion where the treatment is not performed, such as the contact point between the material to be treated and the electrode. can do.

上記マグネシウム材は、マグネシウム金属単体からなるマグネシウム材であってもよく、マグネシウム合金であってもよい。また、マグネシウム材の形状は、ねじ状、板状等いかなる形状であってもよい。 The magnesium material may be a magnesium material composed of magnesium metal alone, or may be a magnesium alloy. Moreover, the shape of the magnesium material may be any shape such as a screw shape or a plate shape.

上記界面活性剤溶液を構成する界面活性剤は特に限定されないが、陰イオン界面活性剤又は非イオン界面活性剤であることが好ましい。界面活性剤を陰イオン界面活性剤又は非イオン界面活性剤とすることで、マグネシウム材の生体内における分解速度を充分に遅くでき、生体内で用いた場合により長期間強度を維持することができる。 Although the surfactant constituting the surfactant solution is not particularly limited, it is preferably an anionic surfactant or a nonionic surfactant. By using an anionic surfactant or a nonionic surfactant as the surfactant, the rate of decomposition of the magnesium material in vivo can be sufficiently slowed down, and strength can be maintained for a longer period of time when used in vivo. .

上記陰イオン界面活性剤は特に限定されないが、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩又はアルキルベンゼンスルホン酸塩であることが好ましく、具体的には、ドデシル硫酸ナトリウムであることがより好ましい。上記の陰イオン界面活性剤を用いることでマグネシウム材の生体内における分解速度を充分に遅くでき、生体内で用いた場合により長期間強度を維持することができる。上記陰イオン界面活性剤は単独で用いてもよく複数を組み合わせて用いてもよい。 Although the anionic surfactant is not particularly limited, it is preferably an alkyl sulfate, a polyoxyethylene alkyl ether sulfate, or an alkylbenzene sulfonate, and more preferably sodium dodecyl sulfate. . By using the above anionic surfactant, the decomposition rate of the magnesium material in vivo can be sufficiently slowed down, and the strength can be maintained for a longer period of time when used in vivo. The above anionic surfactants may be used alone or in combination.

上記非イオン界面活性剤は特に限定されないが、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル又はグリセリン脂肪酸エステルであることが好ましく、具体的には、ポリエチレングリコールモノラウレート又はポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートであることがより好ましい。上記の非イオン界面活性剤を用いることでマグネシウム材の生体内における分解速度を充分に遅くでき、生体内で用いた場合により長期間強度を維持することができる。上記非イオン界面活性剤は単独で用いてもよく複数を組み合わせて用いてもよい。 Although the nonionic surfactant is not particularly limited, it is preferably polyoxyethylene alkyl ether, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester or glycerin fatty acid ester. Polyethylene glycol monolaurate or polyoxyethylene sorbitan monolaurate are more preferred. By using the above nonionic surfactant, the rate of decomposition of the magnesium material in vivo can be sufficiently slowed down, and the strength can be maintained for a longer period of time when used in vivo. The above nonionic surfactants may be used alone or in combination.

上記界面活性剤溶液の溶媒は特に限定されず、例えば、水、エタノール、メタノール等が挙げられる。なかでも安全性に優れることから水が好ましい。 The solvent for the surfactant solution is not particularly limited, and examples thereof include water, ethanol, and methanol. Among them, water is preferable because it is excellent in safety.

上記界面活性剤溶液における界面活性剤の濃度は特に限定されないが、好ましい下限は1重量%、好ましい上限は60重量%である。界面活性剤の濃度が上記範囲であることで、マグネシウム材の生体内における分解速度を充分に遅くでき、生体内で用いた場合により長期間強度を維持することができる。 The surfactant concentration in the surfactant solution is not particularly limited, but the preferred lower limit is 1% by weight and the preferred upper limit is 60% by weight. When the concentration of the surfactant is within the above range, the rate of decomposition of the magnesium material in vivo can be sufficiently slowed down, and the strength can be maintained for a longer period of time when used in vivo.

上記浸漬の際の温度は特に限定されないが、好ましい下限が5℃、好ましい上限が60℃である。浸漬の際の温度が上記範囲であることで、マグネシウム材の生体内における分解速度を充分に遅くでき、生体内で用いた場合により長期間強度を維持することができる。 The temperature during the immersion is not particularly limited, but the preferred lower limit is 5°C and the preferred upper limit is 60°C. When the temperature during immersion is within the above range, the decomposition rate of the magnesium material in vivo can be sufficiently slowed down, and the strength can be maintained for a longer period of time when used in vivo.

上記浸漬の時間は特に限定されないが好ましい下限が5分間、好ましい上限が48時間である。上記範囲の時間浸漬することでマグネシウム材の生体内における分解速度を充分に遅くでき、生体内で用いた場合により長期間強度を維持することができる。 The immersion time is not particularly limited, but the preferred lower limit is 5 minutes and the preferred upper limit is 48 hours. By immersing the magnesium material for a period of time within the above range, the decomposition rate of the magnesium material in vivo can be sufficiently slowed down, and the strength can be maintained for a longer period of time when used in vivo.

本発明の生体用インプラントの製造方法は、界面活性剤溶液にマグネシウム材を浸漬するだけであるため、従来の陽極酸化処理に比べて多数の化学薬品を用いる必要がないことから、簡便かつ生体に用いても安全である。また、陽極酸化処理では電極との接点に耐食性皮膜を形成できないという欠点があるのに対して、本発明ではそのような欠点はないため、得られる生体用インプラントは長期にわたって強度を維持することができる。
このような本発明の生体用インプラントの製造方法により処理されたマグネシウム材からなる生体用インプラントもまた、本発明の1つである。
なお、本発明は、マグネシウム材の表面に形成される物質の構造や特性を直接的に特定することは極めて困難であり、不可能であるか、又はおよそ実際的でないといわざるを得ない。従って、本発明においては、生体用インプラントを、本発明の「生体用インプラントの製造方法により処理されたマグネシウム材からなる」と、その物の製造方法により記載することは許容されるべきである。
The manufacturing method of the biomedical implant of the present invention is simply immersing the magnesium material in the surfactant solution. Safe to use. In addition, while the anodizing treatment has the drawback that a corrosion-resistant film cannot be formed on the contact with the electrode, the present invention does not have such a drawback, so that the resulting biomedical implant can maintain its strength for a long period of time. can.
A biomedical implant made of a magnesium material treated by such a biomedical implant manufacturing method of the present invention is also one aspect of the present invention.
In the present invention, it must be said that it is extremely difficult, impossible, or almost impractical to directly specify the structure and properties of the substance formed on the surface of the magnesium material. Therefore, in the present invention, it should be allowed to describe the biomedical implant as "made of magnesium material treated by the biomedical implant manufacturing method" according to the manufacturing method of the product.

本発明によれば、マグネシウムの生体内での分解を遅らせて長期にわたって強度を維持することができる生体用インプラントの製造方法及び該処理方法によって得られる生体用インプラントを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a bioimplant manufacturing method and a biomedical implant obtained by the processing method, which can delay the in vivo decomposition of magnesium and maintain its strength over a long period of time.

本発明の生体用インプラントをリン酸緩衝生理食塩水に浸漬したときの、0日~28日目までの累積水素発生量をプロットしたグラフである。Fig. 10 is a graph plotting the cumulative amount of hydrogen generated from day 0 to day 28 when the biomedical implant of the present invention was immersed in phosphate buffered saline.

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited only to these examples.

(実施例1)
切削品マグネシウム合金製タッピンねじ(φ2.2×10mm)を精製水で洗浄し、その後アセトンで更に洗浄して乾燥させた。次いで、40℃に調温したインキュベーター内にポリエチレングリコールモノラウレートの30重量%水溶液を加えて加温し、ねじを浸漬した。溶液がねじの周囲にいきわたるようにするために、溶液を135rpmの条件で振とうしながら24時間反応させた。浸漬、振とう後のねじを精製水で洗浄し、アセトン中に浸漬した。その後、ねじを取り出し室温で乾燥させ、生体用インプラントを得た。
(Example 1)
A cut magnesium alloy tapping screw (φ2.2×10 mm) was washed with purified water, then further washed with acetone, and dried. Next, a 30% by weight aqueous solution of polyethylene glycol monolaurate was added into an incubator adjusted to 40° C. and heated to immerse the screws. The solution was shaken at 135 rpm for 24 hours to allow the solution to spread around the screw. After immersion and shaking, the screws were washed with purified water and immersed in acetone. After that, the screw was taken out and dried at room temperature to obtain a biological implant.

参考例1
ポリエチレングリコールモノラウレートの30重量%水溶液の代わりにドデシル硫酸ナトリウムの30重量%水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして生体用インプラントを得た。
( Reference example 1 )
A biological implant was obtained in the same manner as in Example 1, except that a 30% by weight aqueous solution of sodium dodecylsulfate was used instead of the 30% by weight aqueous solution of polyethylene glycol monolaurate.

(実施例3)
ポリエチレングリコールモノラウレートの30重量%水溶液の代わりにポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの30重量%水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして生体用インプラントを得た。
(Example 3)
A biological implant was obtained in the same manner as in Example 1, except that a 30% by weight aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate was used instead of the 30% by weight aqueous solution of polyethylene glycol monolaurate.

(比較例1)
処理を行わず、切削品マグネシウム合金製タッピンねじをそのまま生体用インプラントとして用いた。
(Comparative example 1)
The cut magnesium alloy self-tapping screws were used as biological implants without any treatment.

<評価>
実施例比較例及び参考例で得られた生体用インプラントについて、下記の項目について評価した。結果を表1及び図1に示した。
<Evaluation>
The biomedical implants obtained in Examples , Comparative Examples and Reference Examples were evaluated for the following items. The results are shown in Table 1 and FIG.

(耐久性の評価)
リン酸緩衝生理食塩水(PBS)200mL中に得られた生体用インプラントを浸漬し、その後PBSで満たされたメスシンダーを生体用インプラントの上にかぶせた。そして、生体用インプラントの分解によって生じる水素をメスシリンダーに捕集し、1日毎に累積の水素発生量を計測した。この際、水素がメスシリンダーの内壁に溜まっていた場合は、超音波洗浄機を用いて水素をメスシリンダー上部へ移動させた。また、PBSは毎日半量を交換した。
28日目の累積水素発生量について、2.0mL以下の場合を「〇」、2.0mLより多い場合を「×」として生体用インプラントの耐久性を評価した。
ここで、図1に28日目までの累積水素発生量をプロットしたグラフを示した。図1より、界面活性剤に浸漬する処理を行うことによって、処理を行わなかったものと比べて生体用インプラントの分解が抑制されていることがわかる。
(Evaluation of durability)
The resulting bioimplant was immersed in 200 mL of phosphate buffered saline (PBS), after which a PBS-filled scalpel cinder was placed over the bioimplant. Hydrogen generated by decomposition of the biological implant was collected in a graduated cylinder, and the cumulative amount of generated hydrogen was measured every day. At this time, when hydrogen remained on the inner wall of the graduated cylinder, the hydrogen was moved to the top of the graduated cylinder using an ultrasonic cleaner. Also, half of the PBS was replaced every day.
Regarding the cumulative amount of hydrogen generated on the 28th day, the durability of the biomedical implant was evaluated by assigning "O" when it was 2.0 mL or less and "X" when it was more than 2.0 mL.
Here, FIG. 1 shows a graph plotting the cumulative amount of hydrogen generated up to the 28th day. From FIG. 1, it can be seen that the treatment of immersion in a surfactant suppresses the decomposition of the biomedical implant compared to the one without the treatment.

Figure 0007137305000001
Figure 0007137305000001

本発明によれば、マグネシウムの生体内での分解を遅らせて長期にわたって強度を維持することができる生体用インプラントの製造方法及び該処理方法によって得られる生体用インプラントを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a bioimplant manufacturing method and a biomedical implant obtained by the processing method, which can delay the in vivo decomposition of magnesium and maintain its strength over a long period of time.

Claims (2)

マグネシウム材を界面活性剤溶液に浸漬する工程と、界面活性剤溶液に浸漬後の前記マグネシウム材を洗浄する工程を有し、
前記界面活性剤溶液中の界面活性剤はポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル又はグリセリン脂肪酸エステルである
ことを特徴とする処理されたマグネシウム材からなる生体用インプラントの製造方法。
a step of immersing a magnesium material in a surfactant solution; and a step of washing the magnesium material after being immersed in the surfactant solution,
The surfactant in the surfactant solution is polyoxyethylene alkyl ether sulfate, alkylbenzene sulfonate, polyoxyethylene alkyl ether, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, or glycerin. A method for producing a biomedical implant comprising a treated magnesium material characterized in that it is a fatty acid ester.
マグネシウム材を洗浄する工程は、水で洗浄する工程とアセトンで洗浄する工程を有することを特徴とする請求項1記載の処理されたマグネシウム材からなる生体用インプラントの製造方法。 2. The method of manufacturing a biological implant made of treated magnesium material according to claim 1, wherein the step of washing the magnesium material comprises a step of washing with water and a step of washing with acetone.
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