FI64131C - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV POLYKRISTALLINT SINTRAT KERAMISKT MATERIAL - Google Patents

FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV POLYKRISTALLINT SINTRAT KERAMISKT MATERIAL Download PDF

Info

Publication number
FI64131C
FI64131C FI752194A FI752194A FI64131C FI 64131 C FI64131 C FI 64131C FI 752194 A FI752194 A FI 752194A FI 752194 A FI752194 A FI 752194A FI 64131 C FI64131 C FI 64131C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
hydroxylapatite
precipitate
ceramic
calcium
temperature
Prior art date
Application number
FI752194A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI752194A (en
FI64131B (en
Inventor
Michael Jarcho
Original Assignee
Sterling Drug Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sterling Drug Inc filed Critical Sterling Drug Inc
Publication of FI752194A publication Critical patent/FI752194A/fi
Priority to FI792164A priority Critical patent/FI68216C/en
Priority to FI792181A priority patent/FI68217C/en
Publication of FI64131B publication Critical patent/FI64131B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI64131C publication Critical patent/FI64131C/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A61L27/46Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00Dental prostheses; Making same
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00Preparations for dentistry
    • A61K6/50Preparations specially adapted for dental root treatment
    • A61K6/54Filling; Sealing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00Preparations for dentistry
    • A61K6/70Preparations for dentistry comprising inorganic additives
    • A61K6/78Pigments
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00Preparations for dentistry
    • A61K6/80Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • A61K6/831Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising non-metallic elements or compounds thereof, e.g. carbon
    • A61K6/838Phosphorus compounds, e.g. apatite
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02Inorganic materials
    • A61L27/12Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/32Phosphates of magnesium, calcium, strontium, or barium
    • C01B25/327After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/447Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00179Ceramics or ceramic-like structures
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00179Ceramics or ceramic-like structures
    • A61F2310/00185Ceramics or ceramic-like structures based on metal oxides
    • A61F2310/00203Ceramics or ceramic-like structures based on metal oxides containing alumina or aluminium oxide
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00179Ceramics or ceramic-like structures
    • A61F2310/00293Ceramics or ceramic-like structures containing a phosphorus-containing compound, e.g. apatite

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Prosthetics (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

1522182 Calcium phosphate ceramics STERLING DRUG Inc 22 July 1975 [2 Aug 1974 7 July 1975] 30706/75 Heading C1A A polycrystalline, sintered ceramic for use as a bone or tooth substitute is made by reacting calcium ion with phosphate ions in aqueous medium at pH of 10-12 to produce a gelatinous calcium phosphate precipitate having a Ca:P molar ratio of 1À44-1À72, separating the precipitate from the solution and heating the precipitate to above 1000‹C but below the temperature at which appreciable decomposition of hydroxylapatite occurs and maintaining said temperature for a sufficient time to effect sintering and maximum densification. When the Ca:P molar ratio is in the range 1À62-1À72 a translucent, isotropic, polycrystalline hydroxylapatite having an average crystalite size of 0À2-3 microns, a density of 3À1-3À14 g/cm<SP>3</SP>, substantially no pores and having cleavage along smooth curved planes is obtained. When the Ca:P ratio is in the range 1À44-1À60, preferably 1À46-1À57 a dense isotropic two-phase ceramic is obtained comprising 14-98% hydroxylapatite and 2-86% whitlockite, said ceramic having substantially no pores and having cleavage along smooth curved planes. The reactants are preferably Ca(NO 3 ) 2 and (NH 4 ) 2 HPO 4 . 0À4-0À6% of an organic binder, e.g. collagen, may be added to the precipitate to prevent cracking during drying. Porous forms of the ceramic may be made by including 5-25% by weight of organic binders such as powdered cellulose, starch, cotton or collagen to the precipitate. Fluoride ions may be introduced into the ceramic, e.g. by standing in 0À5-5% aqueous NaF for 12 hours-5 days.

Description

1-.-0- -I f-, „ KUULUTUSJULKAISU1 -.- 0- -I f-, „ADVERTISEMENT

Jgj» W <11)UTLAGCNINeSSKIllFT 64131 •*2*5 c w 2 ^ ^ ^ (51) K*.iiu/inca.3 C 0*l· B 35/00 // A 61 K 6/06 SUOMI—FINLAND (21) p»**i*ttih«k««·»—ρκμμοι^ 75219^ . (22) H*k*mi*p»lv* — AneOknlnjwhf 31*07.75 ' ' (23) AlkupiM — GIMgh«ttda( 31.07.75 (41) Tulkrt lulktMlcsJ — Bllvft affantSf 03 02 76 F^nt* J» rek»*t*r<h>ll{tu«Jgj »W <11) UTLAGCNINeSSKIllFT 64131 • * 2 * 5 cw 2 ^ ^ ^ (51) K * .iiu / inca.3 C 0 * l · B 35/00 // A 61 K 6/06 FINLAND — FINLAND ( 21) p »** i * ttih« k «« · »—ρκμμοι ^ 75219 ^. (22) H * k * mi * p »lv * - AneOknlnjwhf 31 * 07.75 '' (23) AlkupiM - GIMgh« ttda (31.07.75 (41) Tulkrt lulktMlcsJ - Bllvft affantSf 03 02 76 F ^ nt * J »rek »r * t * <h> II {tu '

Patent· och registorstyrelaen ' ' Antekan utiacd odt puMicmd 30.06.83 (32)(33)(31) PjrrUtty «tuotkau* —Begird priority 02.08.?b 07.07.75 USA (US) *t9**2*»0, 593303 (71) Sterling Drug Inc., 90 Park Avenue, New York, N.Y., USA(US) (72) Michael Jarcho, Nassau, New York, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä polykiteisen, sintratun keraamisen materiaalin valmistamiseksi - Förfarande för framställning av polykristallint, sintrat keramiskt materialPatent · och registrorstyrelaen '' Antekan utiacd odt puMicmd 30.06.83 (32) (33) (31) PjrrUtty «Tuotkau * —Begird priority 02.08.?b 07.07.75 USA (US) * t9 ** 2 *» 0, 593303 (71) Sterling Drug Inc., 90 Park Avenue, New York, NY, USA (72) Michael Jarcho, Nassau, New York, USA (7 * 0 Oy Kolster Ab (5 * 0 Method Polycyclic, for the production of sintered ceramic material - Förfarande för framställning av polycristallint, sintrat keramiskt material

Esiteltävä keksintö koskee erityisesti hammaslääketieteessä ja ortopediassa käytettävien keraamisten materiaalien valmistusta.The present invention relates in particular to the manufacture of ceramic materials for use in dentistry and orthopedics.

Nykyinen hammaslääketieteellinen tutkimus kohdistuu suurelta osalta materiaalin valmistamiseen, jota voidaan käyttää hampaan ja luun korvikkeena, hammaslääketieteellisenä korjausmateriaalina täytteitä, kuoria ja kruunuja varten ja proteesitäytemateriaalina. Hammaslääketieteellinen tutkimus on kohdistunut myös hammasplakin muodostumisen estämiseen hampaissa, mitä pidetään sekä hammaskarieksen että hampaanvierustulehduksen syynä.Current dental research is largely focused on the manufacture of material that can be used as a tooth and bone substitute, as a dental repair material for fillings, shells and crowns, and as a prosthetic filling material. Dental research has also focused on preventing the formation of dental plaque in the teeth, which is considered to be the cause of both dental caries and periodontitis.

Nykyisin hampaiden paikkauskoostumuksissa käytetyt täyteaineet, kuten kvartsi, alumiinioksidi, silikaatit, lasihelmet jne. muistuttavat kemiallisesti ja fysikaalisesti vain vähän hammaskiillettä. Näiden materiaalien varsinainen heikkous on täytemateriaalin ja hampaan lineaarisen lämpölaajenemiskertoimen eroavuus, mikä voi mahdollisesti aiheuttaa halkeamia liitoskohdissa ja uutta reikien 2 641 31 muodostumista. Hampaiden hoidossa on siten pitkään toivottu täyte-koostumusta, jonka fysikaaliset ominaisuudet vastaavat läheisesti luonnollisten hampaiden ominaisuuksia.Fillers currently used in dental restorative compositions, such as quartz, alumina, silicates, glass beads, etc., resemble little tooth enamel chemically and physically. The actual weakness of these materials is the difference between the filling material and the coefficient of linear thermal expansion of the tooth, which can potentially cause cracks at the joints and re-formation of holes 2 641 31. Thus, in the treatment of teeth, a filling composition has long been desired, the physical properties of which closely correspond to those of natural teeth.

Kirurgiset proteesit koostuvat nykyisin pääasiassa lujasta, syöpymättömästä metalliseoksesta; edullisempi olisi kuitenkin materiaali, joka paremmin muistuttaa biologisia, kovia kudoksia, koska kudosten hyväksymisessä ja kiinnittymisessä esiintyviä vaikeuksia ei vielä ole täysin poistettu (Hulbert, et ai., Material Science Research 5, 417 (1971)).Surgical prostheses today consist primarily of a strong, non-corrosive alloy; however, a material that more closely resembles biological, hard tissues would be preferable because the difficulties in tissue acceptance and attachment have not yet been completely eliminated (Hulbert, et al., Material Science Research 5, 417 (1971)).

Tehokkaiden hammasruostetta estävien kemoterapeuttisten aineiden löytämiseen kohdistuvassa tutkimuksessa on esiintynyt tarvetta standardikoemateriaalin saamiseksi, jonka pinta muistuttaa hammasta sekä hammasruosteen muodostumisen että kemiallisen vaikutuksen suhteen. Vaikkakin luonnollista hammasta on käytetty tähän tarkoitukseen, on sen epäkohtana suuri vaihtelevuus, verrattain vaikea saatavuus suurina määrinä ja tarvittava monimutkainen puhdistus ennen käyttöä. Tämän vuoksi on käytetty muita materiaaleja, joille muodostuu hammasruostetta, kuten jauhettua hydroksyyliapatiittia, akryylihampaita, lasia ja metallilankaa. Vaikkakin ne ovat ehkä sopivia hammasruosteen muodostuksen tutkimiseen sinänsä, nämä materiaalit muistuttavat vain vähän luonnollisen hampaan pintaa, eivätkä ne ole siten täysin sopivia tehokkaan hammasruostetta estävän aineen löytämiseksi. Esimerkiksi tiedetään, että kemikaalit, jotka estävät ruosteen muodostumisen hampaille, eivät välttämättä ole tehokkaita lasilla ja metallilangalla (Turesky et ai.,J. Periodonto-logy 43, 263 (1972)). Tämän vuoksi esiintyy tarve halvan, helposti saatavan materiaalin saamiseksi, joka kemiallisesti muistuttaa hammaskiillettä, on kova, tiivis ja hyvin kiilloitettavissa.In research to find effective anti-rust chemotherapeutic agents, there has been a need for a standard test material with a surface resembling a tooth in terms of both tooth rust formation and chemical action. Although natural tooth has been used for this purpose, it has the disadvantage of high variability, relatively difficult availability in large quantities, and the complex cleaning required before use. Therefore, other materials that form dental rust, such as powdered hydroxylapatite, acrylic teeth, glass, and metal wire, have been used. Although they may be suitable for studying the formation of tooth rust per se, these materials bear little resemblance to the surface of a natural tooth and are thus not entirely suitable for finding an effective anti-rust agent. For example, it is known that chemicals that prevent rust from forming on teeth may not be effective on glass and metal wire (Turesky et al., J. Periodontology 43, 263 (1972)). Therefore, there is a need for a cheap, readily available material that is chemically similar to tooth enamel, is hard, dense, and highly polishable.

Hampaiden ja luiden perusainetta, hydroksyyliapatiittia,Base material for teeth and bones, hydroxylapatite,

Ca,Λ(PO.),(OH)_, joka tunnetaan myös nimellä emäksinen kalsiumorto-fosfaatti, on ehdotettu käytettäväksi edellä esitettyihin erilaisiin tarkoituksiin; esim. US-patenttijulkaisussa 2 508 816 on esitetty menetelmä hydroksyyliapatiitin talteenottamiseksi hammaskiilteestä ja sen käyttämiseksi synteettisen hartsin kanssa sekoitettuna pro-teesikoostumuksena. Tämä menetelmä on pitkä ja työläs ja rajoittuu hienojakoisen hydroksyyliapatiitin valmistamiseen. Lisäksi menetelmä riippuu luonnollisten hampaiden saatavuudesta.Ca, Λ (PO.), (OH) -, also known as basic calcium orthophosphate, has been proposed for the various purposes set forth above; e.g., U.S. Patent 2,508,816 discloses a method for recovering hydroxylapatite from tooth enamel and using it as a prosthetic composition mixed with a synthetic resin. This method is long and laborious and is limited to the preparation of finely divided hydroxylapatite. In addition, the method depends on the availability of natural teeth.

li 3 641 31li 3 641 31

Kutty (Indian J. Chem. 11, 695 (1973)) esittelee hydroksyy-liapatiitin ja whitloktiitin seosten valmistusta hajottamalla jauhettua hydroksyyliapatiittia eri lämpötiloissa.Kutty (Indian J. Chem. 11, 695 (1973)) discloses the preparation of mixtures of hydroxylapatite and whitlocyte by decomposing powdered hydroxylapatite at different temperatures.

Bett et. ai. (J. Amer. Chem. Soc. 89, 5535 (1967)) esittävät sellaisen hienojakoisen hydroksyyliapatiitin valmistamisen, jossa stökiometrinen suhde Ca/P vaihtelee välillä 1,67 - 1,57. Täten valmistetut materiaalit sisältävät suuria kiteiden sisäisiä huokosia. On myös mainittu, että kuumennettaessa 1 000°C:seen asti kalsium-vajaat hydroksyyliapattikiteet muuttuvat osittain whitloktiitti-ki-teiksi.Bett et. Oh. (J. Amer. Chem. Soc. 89, 5535 (1967)) disclose the preparation of a finely divided hydroxylapatite having a stoichiometric Ca / P ratio ranging from 1.67 to 1.57. The materials thus prepared contain large internal pores of the crystals. It has also been mentioned that when heated to 1000 ° C, the calcium-deficient hydroxylapat crystals are partially converted into whitlocyte crystals.

US-patenttijulkaisussa 3 787 900 on esitetty luu- ja hammas-proteesimateriaali, joka sisältää korkeassa lämpötilassa sulavaa materiaalia ja kalsiumfosfaattiyhdistettä, esim. whitloktiittia.U.S. Patent No. 3,787,900 discloses a bone and dental prosthetic material containing a high melting material and a calcium phosphate compound, e.g., whitlocyte.

Useita yrityksiä on tehty kovan, lujan hydroksyyliapatiitin makromuodon saamiseksi. Kuitenkaan mikään aikaisemmin tunnettu hydroksyyliapatiitin muoto ei ole ollut täysin tyydyttävä. Roy ja Linne-han (Nature, 247, 220 (1974)) ovat esittäneet monimutkaisen hydroter-misen vaihtoprosessin, jossa merikorallin kalsiumkarbonaattirunko muutettiin hydroksyyliapatiitiksi. Täten valmistettu materiaali säilyttää korallin rakenteen erittäin huokoiset ominaisuudet, ja lisäk- 2 si sen vetolujuus on verrattain pieni, noin 19-33 kp/cm , mikä on vakava haitta proteesimateriaalissa.Several attempts have been made to obtain the macro form of hard, strong hydroxylapatite. However, no previously known form of hydroxylapatite has been completely satisfactory. Roy and Linne-han (Nature, 247, 220 (1974)) have proposed a complex hydrothermal exchange process in which the calcium carbonate backbone of sea coral was converted to hydroxylapatite. The material thus produced retains the highly porous properties of the coral structure, and in addition, its tensile strength is relatively low, about 19-33 kp / cm, which is a serious disadvantage of the prosthetic material.

Monroe, et ai. (Journal of Dental Research 50, 860 (1971)) ovat esittäneet keraamisen materiaalin valmistamisen sintraaraalla puristettuja hydroksyyliapatiittitabletteja. Siten muodostettu materiaali on hydroksyyliapatiitin seos noin 30 prosentin kanssa Ot-whitloktiittia, joka on Ca^iPO^^ eli trikalsiumfosfaattia, järjestyneenä polyhedraalisten kristalliittien mosaiikkikuviona ja osoittautui se liian huokoiseksi käytettäväksi hammaslääketieteellisenä materiaalina.Monroe, et al. (Journal of Dental Research 50, 860 (1971)) have disclosed sintered hydroxylapatite tablets for the manufacture of ceramic material. The material thus formed is a mixture of hydroxylapatite with about 30% Ot-whitloclite, Ca 2 iPO 2, i.e. tricalcium phosphate, as an ordered mosaic pattern of polyhedral crystallites and proved to be too porous to be used as a dental material.

Rao ja Boehm (Journal of Dental Research 53, 1351 (1974)) ovat esittäneet hydroksyyliapatiitin polykiteisen muodon valmistuksen puristamalla isostaattisesti jauhemaista hydroksyyliapatiittia muottiin ja sintraamalla muodostettu kappale isotermisesti. Muodostunut keraaminen kappale oli huokoinen ja sen suurin puristuslujuus oli noin 1200 kp/cm2.Rao and Boehm (Journal of Dental Research 53, 1351 (1974)) have reported the preparation of a polycrystalline form of hydroxylapatite by isostatically pressing powdered hydroxylapatite into a mold and sintering the formed body isothermally. The formed ceramic body was porous and had a maximum compressive strength of about 1200 kp / cm2.

4 641 314,641 31

Bhaskar et ai-, (Oral Surgery 32, 336 (1971)) esittävät bioha jautuvaa kalsiumfosfaattia olevan keraamisen materiaalin käytön hampaiden reikien täyttämisessä. Materiaali on erittäin huokoinen, resorboituu istutuskohdassaan eikä omaa metallin tai hajaantumatto-man keraamisen paikan lujuutta.Bhaskar et al., (Oral Surgery 32, 336 (1971)) disclose the use of a ceramic material containing biodegradable calcium phosphate in filling tooth cavities. The material is very porous, resorbed at its planting point and does not have the strength of a metal or non-dispersible ceramic spot.

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä polykiteisen, sintratun, keraamisen, makromuotoisen materiaalin valmistamiseksi saattamalla kalsium- ja fosfaatti-ionit reagoimaan vesipitoisessa väliaineessa noin pH:ssa 10 - 12 kalsiumfosfaatin geelimäisen sakan muodostamiseksi, jossa kalsiumin ja fosforin moolisuhde on hydrok-syyliapatiitissa ja whitloktiitissa olevien kalsiumin ja fosforin likimääräisten moolisuhteiden välillä ja erottamalla sakka liuoksesta.The present invention relates to a process for preparing a polycrystalline, sintered, ceramic, macroporous material by reacting calcium and phosphate ions in an aqueous medium at a pH of about 10 to 12 to form a gelatinous precipitate of calcium phosphate in which the molar ratio of calcium to phosphorus is hydroxylate. and the approximate molar ratios of phosphorus and separating the precipitate from the solution.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että mainittu koossapysyvä, geelimäinen sakka kuumennetaan vähintään 1000°C lämpötilaan, mutta sen lämpötilan alapuolelle, jossa tapahtuu merkittävää hydroksyyliapatiitin hajaantumista ja että tätä lämpötilaa ylläpidetään riittävän kauan muodostuneen tuotteen sintraamiseksi ja oleellisesti maksimaalisen tiivistymisen aikaansaamiseksi, ja haluttaessa tuottaa huokoinen keraaminen tuote mainittuun sakkaan lisätään 5-25 paino-% orgaanista sideainetta, joka haihtuu kuumennuskäsit-telyn aikana, ja haluttaessa sisällyttää fluoridia saatuun tuotteeseen sakkaan lisätään fluoridi-ioneja ennen sen erottamista liuoksesta tai valmistetun sintratun keraamisen tuotteen annetaan seistä noin 0,5 - 5-%:isessa natriumfluoridin vesiliuoksessa noin 12 tunnista 5 vuorokauteen.The process according to the invention is characterized in that said cohesive gel-like precipitate is heated to a temperature of at least 1000 ° C but below the temperature at which significant decomposition of hydroxylapatite occurs and maintained at a temperature sufficient to sinter the product formed and produce substantially maximum compaction. the product is added to said precipitate with 5 to 25% by weight of an organic binder which evaporates during the heat treatment, and if it is desired to include fluoride in the product obtained, fluoride ions are added to the precipitate before it is separated from solution or the prepared sintered ceramic product is allowed to stand for about 0.5 to 5% in aqueous sodium fluoride solution for about 12 hours to 5 days.

Esiteltävän keksinnön erään kohdan mukaan saadaan uusi hyd-roksyyliapatiittinen keraaminen muoto, joka sisältää oleellisesti puhdasta hydroksyyliapatiittia ja joka on kova, tiivis ja voidaan kiilloittaa kiiltäväksi.Kemiallisesti se muistuttaa erittäin paljon hammaskiillettä. Tätä materiaalia voidaan lisäksi valmistaa verrattain yksinkertaisesti halvoista lähtöaineista ja se saadaan tasalaatuisena, jolloin vältytään luonnon hampaalle ominaiselta epäedulliselta vaihtelevuudelta.According to one aspect of the present invention, there is provided a novel hydroxylapatite ceramic form which contains substantially pure hydroxylapatite and which is hard, dense and can be polished to a high gloss. Chemically, it resembles very much tooth enamel. In addition, this material can be prepared relatively simply from inexpensive starting materials and is obtained in a uniform quality, thus avoiding the unfavorable variability inherent in a natural tooth.

Hydroksyyliapatiitin uuden keraamisen muodon käyttö hampaiden paikkauskoostumuksissa antaa tiiviin täytemateriaalin, jonka läm-pöl aa jeriemi skerro i n on oleellisesti sama kuin luonnollisen hammas-ki i 1 teen.The use of a new ceramic form of hydroxylapatite in dental restorative compositions provides a dense filler material that is substantially free of jeriemi scattering in the same manner as natural dental floss.

Il 5 64131Il 5 64131

Keksinnön mukaisesti valmistettu hammaslääketieteellinen ja kirurginen implantaattimateriaali on kova, luja ja täysin yhteensopiva biologisesti ja se voidaan valmistaa jokaiseen haluttuun muotoon ilman suuria paineita tai muita monimutkaisia menettelyjä. Lisäksi, kuten myöhemmin yksityiskohtaisesti esitetään, jokainen haluttu huokoisuusaste voidaan antaa tälle materiaalille, jolloin mahdollistuu kudosten kiinnikasvaminen.The dental and surgical implant material made in accordance with the invention is hard, strong and fully biocompatible and can be made into any desired shape without high pressures or other complicated procedures. In addition, as will be detailed later, any desired degree of porosity can be imparted to this material, allowing tissues to adhere.

Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun materiaalin ominaisuudet tekevät sen myös sopivaksi hammasruostetta estävien aineiden koestuksessa käytettävien kiekkojen, levyjen, tankojen ym. valmistukseen.The properties of the material produced by the method according to the invention also make it suitable for the production of discs, plates, rods, etc. used in the testing of anti-rust agents.

Keksinnön mukaisesti valmistettu kaksifaasinen keraaminen materiaali sisältää hydroksyyliapatiittia ja whitloktiittia. Tämä kaksif aasinen materiaali on kovaa, tiivistä, huokosetonta ja biologisesti yhteensopivaa, helposti valmistettavissa jokaiseen haluttuun muotoon ja whitloktiitin tunnetun resorboivan luonteen vaikutuksesta käyttökelpoista lujana, osittain resorboituvana kirurgisena im-plantaattimateriaalina.The biphasic ceramic material prepared according to the invention contains hydroxylapatite and whitlocyte. This biphasic material is hard, dense, non-porous, and biocompatible, readily prepared in any desired form, and useful as a strong, partially resorbable surgical implant material due to the known resorbable nature of whitlocyte.

Vaikka määrätty huokoisuusaste kirurgisissa istutusmateriaa-leissa voi olla edullinen ruumiin nesteiden kierron ja kudosten kiin-nikasvamisen sallimiseksi, niin huokoisuus samalla alentaa implan-taatin mekaanista lujuutta. Keksinnön mukainen kaksifaasinen keraaminen materiaali, vaikka se on tiivis, mekaanisesti luja ja oleellisesti huokoseton, sallii siitä huolimatta ruumiin nesteiden kierron ja kudosten kiinnikasvamisen, koska sen sisältämä whitloktiitti-faasi resorboituu hitaasti istutetusta kappaleesta ja korvautuu luonnollisella, biologisella, kovalla kudoksella.While a certain degree of porosity in surgical implants may be advantageous to allow circulation of body fluids and tissue growth, porosity at the same time reduces the mechanical strength of the implant. The biphasic ceramic material of the invention, although dense, mechanically strong and substantially non-porous, nevertheless allows the circulation of body fluids and tissue adhesion because the whitlocyte phase it contains is slowly resorbed from the implanted body and replaced by natural, biological, hard tissue.

Uusi hydrolyysiapatiitin fysikaalinen muoto, joka eroaa biologisista ja geologisista muodoista ja kaikista aikaisemmin tunnetuista synteettisistä muodoista, kuten seuraavassa osoitetaan, muodostuu lujasta, kovasta, tiiviistä, isotrooppisesti läpinäkyvästä, polyki-teisestä keraamisesta materiaalista, joka sisältää pääasiassa puhdasta hydroksyyliapatiittia, jonka kristalliittien keskimääräinen 3 koko on 0,2 - 3 /um, tiheys noin 3,10 - 3,14 g/cm ja jolle on edelleen tunnusomaista huokosten puuttuminen ja halkeaminen tasaisia käyriä pintoja pitkin. Lisäksi tavallisesti valmistettuna edellä esite- 2 tyn materiaalin puristuslujuus on noin 2500 - 8500 kp/cm ja vetolu- 2 juus noin 210 - 2100 kp/cm , lineaarinen lämpölaajenemiskerroin noin 6 64131 10 - 12 ppm/°C, Knoop-kuivuus noin 470 - 500 ja kimmomoduli noin 5 2 4,2 x 10 kp/cm . Uusi materiaali ei ole kahtaistaittava polaroidus-sa valossa. Uuden hydrolyysiapatiitin alkututkimukset osoittivat, että se on luja, kova, tiivis, valkoinen, läpinäkyvä keraaminen materiaali, joka muodostuu pääasiassa puhtaasta mikrokiteisestä hyd- roksyyliapatiitista satunnaisessa, isotrooppisessa järjestyksessä 2 ja jonka puristuslujuus on noin 2500 - 5000 kp/cm , vetolujuus noin 210 - 3500 kp/cm , lineaarinen lämpölaajenemiskerroin noin 10 - 12 ppm/°C, Knoop-kovuus noin 470 - 500 ja kimmomoduli noin 4,2 x 10^ kp/cm , ja että sille on tunnusomaista lohkeaminen pitkin tasaisia käyriä pintoja ja kahtaistaittumisen puuttuminen polaroidussa valossa .The new physical form of hydrolysis apatite, which differs from biological and geological forms and from all previously known synthetic forms, as shown below, consists of a strong, hard, dense, isotropically transparent, polycrystalline ceramic material containing predominantly pure hydroxylapatite 0.2 to 3 [mu] m, a density of about 3.10 to 3.14 g / cm and further characterized by the absence of pores and cracking along flat curved surfaces. In addition, when conventionally prepared, the above material has a compressive strength of about 2,500 to 8,500 kp / cm and a tensile strength of about 210 to 2,100 kp / cm, a linear coefficient of thermal expansion of about 6,646,13 10 to 12 ppm / ° C, a Knoop dryness of about 470 to 500 and an elastic modulus of about 5 2 4.2 x 10 kp / cm. The new material is not birefringent in polarized-sa light. Preliminary studies of the new hydrolysis apatite showed that it is a strong, hard, dense, white, transparent ceramic material consisting mainly of pure microcrystalline hydroxylapatite in a random, isotropic order 2 and having a compressive strength of about 2500 to 5000 kp / cm, a tensile strength of about 210 to 3500 kp / cm, a linear coefficient of thermal expansion of about 10 to 12 ppm / ° C, a Knoop hardness of about 470 to 500 and a modulus of elasticity of about 4.2 x 10 ^ kp / cm, and is characterized by cleavage along flat curved surfaces and absence of birefringence in polarized light .

Termillä tiivis tässä käytettynä tarkoitetaan osasten erittäin tiivistä järjestystä, jossa ei ole käytännöllisesti katsoen tyhjiä välejä.The term dense, as used herein, refers to a very dense order of particles with virtually no voids.

Edellä esitetystä hydroksyyliapatiitin muodosta poiketen geologinen hydroksyyliapatiitti ja hydrotermisellä menetelmällä valmistettu synteettinen hydroksyyliapatiitti ovat makrokiteisiä, halkeavat tasopintoja pitkin ja ovat kahtaistaittavia. Biologiselle hydroksyyliapatiitille on ominaista se, että se yleensä sisältää huomattavia määriä karbonaatti-ioneja apatiittirakenteessa ja puhtaimmassa tilassaan, so. hammaskiilteenä, se on anisotrooppisesti järjestäytynyt kiertyviksi säteittäisiksi tangoiksi niin, että se lohkeaa suoraviivaisesti pitkin kiilletankojen liitospintoja, ja sen 2 vetolujuus on verrattain pieni, 105 kp/cm .In contrast to the form of hydroxylapatite described above, geological hydroxylapatite and synthetic hydroxylapatite prepared by a hydrothermal process are macrocrystalline, crack along planar surfaces, and are birefringent. Biological hydroxylapatite is characterized by the fact that it generally contains significant amounts of carbonate ions in the apatite structure and in its purest state, i. as a tooth enamel, it is anisotropically arranged into rotating radial rods so that it splits linearly along the joint surfaces of the enamel rods, and its 2 tensile strength is relatively small, 105 kp / cm.

Keksinnön mukaisesti valmistettu hydroksyyliapatiitti on myös täysin biologisesti hyväksyttävää ja siten sopivaa hammaslääketieteelliseksi ja kirurgiseksi proteesimateriaaliksi. Se voidaan valaa tai työstää hampaiden hoidossa käytettäviksi kruunuiksi, keinotekoisiksi hampaiksi, luu- ja siltaproteeseiksi, kanyyleiksi, kiin-nitysvälineiksi keinotekoisia ruumiinjäseniä varten, jotka voidaan kiinnittää luuhun ja jotka ulottuvat ihon lävitse sekä koestuspin-noiksi hammasruosteen, karieksen muodostumisen, niveltulehduksen ja muiden sairauksien tutkimista varten. Sopivasti jauhettuna keksinnön mukaisesti valmistettua uutta keraamista materiaalia voidaan käyttää synteettisenä luutäytteenä luuvikojen korjauksissa, hioma-aineena sekä tavanomaisten hartsien kanssa yhdistettynä hammashoidol-lisena paikkauskoostumuksena.The hydroxylapatite prepared according to the invention is also completely biologically acceptable and thus suitable as a dental and surgical prosthetic material. It can be cast or machined into dental crowns, artificial teeth, bone and bridge prostheses, cannulas, fasteners for artificial body members that can be attached to bone and extends through the skin, and test surfaces for the formation of dental rash, sciatica, caries for. Suitably ground, the novel ceramic material of the invention can be used as a synthetic bone filler in bone defect repair, as an abrasive, and as a dental replacement composition combined with conventional resins.

Il 7 64131Il 7 64131

Koepinnaksi hairanasruostetta estävien aineiden tutkimista varten uusi keraaminen materiaali voidaan työstää sopivan muodon ja koon omaavaksi kappaleeksi, edullisesti normaaliin koeputkeen sopivaksi. Tämä tehdään sopivasti leikkaamalla tai koneistamalla suuri levymäinen kappale kuivattua suodoskakkua sopivaan kokoon ja sint-raamalla sitten. Sintratut tuotteet voidaan kiillottaa ja muodostuneita kappaleita käytetään sitten alustoina hammasruostetta estävien aineiden tutkimuksessa menetelmällä, jonka ovat esittäneet Turesky, et ai., supra. Käytön jälkeen keraamiset kappaleet kiillotetaan yksinkertaisesti uudestaan uuden kosteuspinnan muodostamiseksi.As a test surface for the study of anti-corrosion agents, the new ceramic material can be processed into a body of suitable shape and size, preferably suitable for a normal test tube. This is conveniently done by cutting or machining a large plate-like piece of dried filter cake to a suitable size and then sintering. The sintered products can be polished and the formed bodies are then used as substrates in the study of anti-rust agents by the method of Turesky, et al., Supra. After use, the ceramic bodies are simply polished again to form a new moisture surface.

Tavallisesti valmistettuina tämän keksinnön mukaiset keraamiset materiaalit eivät ole vain tiiviitä vaan myös huokosettomia ja vaikka huokoseton materiaali on oleellinen hammaslääketieteellisissä sovellutuksissa, määrätty huokosuusaste implantaatiomateriaa-lissa voi olla eduksi, koska se sallii ruumiin nesteiden kierron ja kudosten kiinnikasvamisen. Vaihtelevia huokoisuusasteita voidaan muodostaa tähän keraamiseen materiaaliin tavalla, jonka ovat esittäneet Monroe, et ai., supra. Tällöin orgaanista materiaalia, kuten tärkkelystä, selluloosaa, puuvillaa tai kollageenia voidaan sekoittaa 5 -25 painoprosenttia hydroksyyliapatiitin geelimäiseen sakkaan. Sint-rausprosessissa orgaaniset materiaalit poistuvat palamalla aiheuttaen siten ontelolta ja kanavia muuten huokosettomaan tuotteeseen. Vaihtoehtoisesti huokoisuus voidaan aikaansaada mekaanisesti poraamalla tai koneistamalla reikiä tai aukkoja huokosettomaan keramiikkaan.Conventionally made, the ceramic materials of this invention are not only dense but also non-porous, and although non-porous material is essential in dental applications, a certain degree of porosity in the implant material may be advantageous because it allows body fluids to circulate and tissues to grow. Various degrees of porosity can be formed in this ceramic material as described by Monroe, et al., Supra. In this case, an organic material such as starch, cellulose, cotton or collagen can be mixed with 5 to 25% by weight of the hydroxylapatite gel precipitate. In the sintering process, organic materials are removed by combustion, thus causing cavities and channels in the otherwise non-porous product. Alternatively, porosity can be achieved mechanically by drilling or machining holes or openings in the non-porous ceramic.

Tällä tavalla voidaan keksinnön tämän kohdan mukaisesta keraamisesta aineesta muodostuva tekohammas tehdä huokoiseksi istutus-kohdassaan ja paljas hammaspinta jää huokosettomaksi. Implantaatio voidaan suorittaa kuten Hodosh, et ai., ovat esittäneet julkaisussa Journal of the American Dental Association 70, 362 (1965). Vaihtoehtoisesti keksinnön mukaisesti valmistettuun materiaaliin voidaan lisätä polymeroituvaa tai polymeroitua sidemateriaalia, kuten seuraa-vassa esitetään, ja muodostunutta koostumusta voidaan käyttää metallisten implantaattien päällysteenä, kuten US-patenttijulkaisussa 3 609 867 on esitetty.In this way, an artificial tooth formed of a ceramic material according to this aspect of the invention can be made porous at its implantation site and the bare tooth surface remains non-porous. Implantation can be performed as described by Hodosh, et al., Journal of the American Dental Association 70, 362 (1965). Alternatively, a polymerizable or polymerized bonding material may be added to the material of the invention, as described below, and the resulting composition may be used as a coating for metallic implants, as disclosed in U.S. Patent No. 3,609,867.

Keksinnön mukaisesti valmistettu kaksifaasinen, tiivis, isotrooppinen, polykiteinen sintrattu keraaminen tuote sisältää yhtenä faasina noin 14 - 18 painoprosenttia hydroksyyliapatiittia ja toise- 8 641 31 na faasina noin 2-86 painoprosenttia whitloktiittia, ja sille on tunnusomaista huokosettomuus ja lohkeaminen pitkin tasaisia käyriä pintoja.The biphasic, dense, isotropic, polycrystalline sintered ceramic product according to the invention contains, as one phase, about 14 to 18% by weight of hydroxylapatite and, as the other phase, about 2 to 86% by weight of whitlocyte, and is characterized by porous porosity and fracture-free porosity.

Whitloktiitti on mineraali, jonka kemiallinen kaava on Ca^tPO^^· Se voi esiintyä joko CC- tai /3-kidemuodossa. Termillä whitloktiitti tässä käytettynä tarkoitetaan joko Ct- tai ζβ-muotoa tai näiden kahden muodon seosta.Whitlocyte is a mineral with the chemical formula Ca ^ tPO ^^ · It can exist in either CC or β-crystal form. The term whitlocyte as used herein refers to either the Ct or ζβ form or a mixture of the two forms.

Keksinnön mukaisesti valmistettu kaksifaasinen keraaminen materiaali säilyy huokosettomana polykiteisenä materiaalina riippumatta sen sisältämän hydroksyyliapatiitin ja whitloktiitin suhteellisista pitoisuuksista. On kuitenkin otettava huomioon, että hydroksyyliapatiitin ja whitloktiitin fysikaaliset ominaisuudet ovat erilaiset ja täten kaksifaasisen keraamisen materiaalin fysikaaliset ominaisuudet, esimerkiksi tiheys ja optiset ominaisuudet riippuvat sen sisältämistä hydroksyyliapatiitin ja whitloktiitin suhteellisista määristä. Esimerkiksi whitloktiitin teoreettinen tiheys on pienempi kuin hydroksyyliapatiitin, ja siten noin 40 % hydroksyyli-apatiittia ja 60 % whitloktiittia sisältävän kaksifaasisen keraami- 3 sen materiaalinäytteen havaittu tiheys oli 2,98 g/cm , kun keraamisen hydroksyyliapatiitin tiheys oli 3,10.The biphasic ceramic material prepared according to the invention remains a non-porous polycrystalline material regardless of the relative concentrations of hydroxylapatite and whitlocyte contained therein. It should be noted, however, that the physical properties of hydroxylapatite and whitloclite are different and thus the physical properties of the biphasic ceramic material, e.g., density and optical properties, depend on the relative amounts of hydroxylapatite and whitloclite it contains. For example, the theoretical density of whitloclite is lower than that of hydroxylapatite, and thus the observed density of a biphasic ceramic material sample containing about 40% hydroxylapatite and 60% whitlocyte was 2.98 g / cm when the density of ceramic hydroxylapatite was 3.10.

Edellä esitetty kaksifaasinen keraaminen materiaali on myös biologisesti sopiva ja soveltuu kirurgiseksi proteesimateriaaliksi. Sitä voidaan valaa tai koneistaa luu- ja liitosproteeseiksi tai jokaiseen muotoon, joka on sopiva luun halkeamien ja vioittumien täyttöön. Kaksifaasisesta keraamisesta materiaalista valmistetun protee-siesineen sisältämä whitloktiitti resorboituu lopuksi ja korvautuu luonnollisen biologisen kovan kudoksen kasvaessa proteesiin. Luonnollisesti kudoksen kasvun määrä proteesiin riippuu keraamisen materiaalin sisältämän whitloktiitin määrästä.The biphasic ceramic material described above is also biologically compatible and suitable as a surgical prosthetic material. It can be cast or machined into bone and joint prostheses or in any shape suitable for filling bone cracks and lesions. The whitlocyte contained in the prosthesis article made of a biphasic ceramic material is finally resorbed and replaced as the natural biological hard tissue grows into the prosthesis. Naturally, the amount of tissue growth in the prosthesis depends on the amount of whitlocyte contained in the ceramic material.

Normaalisti valmistettuna tämän keksinnön mukainen kaksifaasinen keraaminen materiaali on huokoseton. Haluttaessa voidaan kuitenkin vaihtelevia huokoisuusasteita muodostaa keramiikkaan, kuten edellä on esitetty, hydroksyyliapatiitin uuden keraamisen muodon saamiseksi.Normally made, the biphasic ceramic material of this invention is non-porous. However, if desired, varying degrees of porosity can be formed in the ceramic, as described above, to obtain a new ceramic form of hydroxylapatite.

Kaksifaasinen keramiikka voidaan tehdä myös happoja kestäväksi fluorisoimalla, kuten myöhemmin esitetään keraamisen hydroksyyliapatiitin yhteydessä.Biphasic ceramics can also be made acid resistant by fluorination, as will be discussed later in connection with ceramic hydroxylapatite.

Il 9 641 31Il 9 641 31

Keksinnön mukaisesti hydroksyyliapatiitin uutta keraamista muotoa voidaan valmistaa saostamalla vesipitoisesta väliaineesta, jonka pH-arvo on noin 10 - 12, hydroksyyliapatiittia, jossa kalsiumin moolisuhde fosforiin on likimain alueella 1,62 - 1,72, erottamalla saostunut hydroksyyliapatiitti liuoksesta ja kuumentamalla täten saatua hydroksyyliapatiittia riittävän pitkän ajan riittävän korkeassa lämpötilassa hydroksyyliapatiitin sintraamiseksi ja maksimaaliseksi tiivistämiseksi hajottamatta sitä oleellisesti.According to the invention, the novel ceramic form of hydroxylapatite can be prepared by precipitating from an aqueous medium having a pH of about 10 to 12 hydroxylapatite having a molar ratio of calcium to phosphorus in the range of about 1.62 to 1.72, separating the precipitated hydroxylapatite from solution and heating the resulting hydroxylate. time at a sufficiently high temperature to sinter and maximally compact the hydroxylapatite without substantially decomposing it.

Täten hydroksyyliapatiitti saostetaan vesipitoisesta väliaineesta kalsiumionien ja fosfaatti-ionien reaktiossa pH-arvossa noin 10 - 12. Jokainen kalsiumia tai fosfaattia sisältävä yhdiste, joka muodostaa kalsium- ja fosfaatti-ioneja vesipitoisessa väliaineessa, on sopiva edellytettynä, että mainittujen yhdisteiden vastaavat vas-taionit voidaan helposti erottaa hydroksyyliapatiittituotteesta, eivät itse ole liittyneet hydroksyyliapatiittirakenteeseen tai muuten vaikuta haitallisesti puhtaan hydroksyyliapatiitin saostumiseen ja erottamiseen. Yhdisteitä, jotka luovuttavat kalsiumioneja, ovat esimerkiksi kalsiumnitraatti, kalsiumhydroksidi, kalsiumkarbonaatti ja vastaavat. Fosfaatti-ioneja saadaan diammoniumvetyfosfaatista, ammo-niumfosfaatista, fosforihaposta ja vastaavista. Esiteltävässä menetelmässä kalsiumnitraatti ja diammoniumvetyfosfaatti ovat suositeltavat kalsium- ja fosfaatti-ionien lähteet vastaavasti.Thus, hydroxylapatite is precipitated from an aqueous medium by the reaction of calcium ions and phosphate ions at a pH of about 10 to 12. Any calcium or phosphate-containing compound which forms calcium and phosphate ions in an aqueous medium is suitable provided that the corresponding counterions of said compounds can be readily separate from the hydroxylapatite product, are not themselves associated with the hydroxylapatite structure or otherwise adversely affect the precipitation and separation of pure hydroxylapatite. Compounds that donate calcium ions include, for example, calcium nitrate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and the like. Phosphate ions are obtained from diammonium hydrogen phosphate, ammonium phosphate, phosphoric acid and the like. In the present method, calcium nitrate and diammonium hydrogen phosphate are the preferred sources of calcium and phosphate ions, respectively.

Uuden hydroksyyliapatiittimuodon valmistaminen suoritetaan sopivasti seuraavasti: Ensin kalsiumnitraatin ja diammoniumvetyfos-faatin annetaan vaikuttaa toisiinsa moolisuhteessa 1,67:1 vesiliuoksessa pH-arvossa noin 10 - 12 geelimäisen hydroksyyliapatiitti-sakan muodostamiseksi. Menettely, jonka ovat esittäneet Hayek, et ai., Inorganic Syntheses 7, 63 (1963), on sopiva tähän tarkoitukseen. Täten saadun hydroksyyliapatiitin geelimäisen suspension annetaan sitten olla kosketuksessa alkuperäisen liuoksen kanssa, kunnes kalsiumin ja fosforin suhde suspendoituneessa hydroksyyliapatiitissa saavuttaa arvon noin 1,67 - 1,72. Tämä suoritetaan sopivasti joko sekoittamalla suspensiota 24 tuntia huoneen lämpötilassa tai keittämällä 10-90 minuuttia ja sen jälkeen seisottamalla huoneen lämpötilassa. Edullisesti suspensiota keitetään 10 minuuttia ja seisotetaan sitten huoneen lämpötilassa 15-20 tuntia, Hydroksyyliapatiitti erotetaan liuoksesta sopivalla tavalla esimerkiksi linkoamalla ja tyhjiösuodatuksella. Täten saatu geelimäinen tuote sisältää suuren määrän vettä, joka voidaan suureksi osaksi poistaa puristamalla.The preparation of the new form of hydroxylapatite is suitably carried out as follows: First, calcium nitrate and diammonium hydrogen phosphate are allowed to interact in a molar ratio of 1.67: 1 in an aqueous solution at a pH of about 10 to 12 to form a gel-like hydroxylapatite precipitate. The procedure of Hayek, et al., Inorganic Syntheses 7, 63 (1963) is suitable for this purpose. The gel-like suspension of hydroxylapatite thus obtained is then allowed to contact the initial solution until the ratio of calcium to phosphorus in the suspended hydroxylapatite reaches a value of about 1.67 to 1.72. This is conveniently done either by stirring the suspension for 24 hours at room temperature or by boiling for 10-90 minutes and then standing at room temperature. Preferably, the suspension is boiled for 10 minutes and then allowed to stand at room temperature for 15-20 hours. The hydroxylapatite is separated from the solution in a suitable manner, for example by centrifugation and vacuum filtration. The gel-like product thus obtained contains a large amount of water, which can be largely removed by compression.

10 641 3110,641 31

Haluttaessa muodostunut märkä savimainen materiaali voidaan leikata tai muotoilla sopivaan muotoon tai vaihtoehtoisesti valaa sopivaan muottiin. On huomattava, että tavallisesti esiintyy noin 25 prosentin kutistuminen märkää hydroksyyliapatiittia kuivattaessa ja edelleen noin 25 prosentin kutistuminen sintrattaessa seuraa-vassa esitettävällä tavalla. Tämä on luonnollisesti otettava huomioon materiaalia muotoiltaessa tai valettaessa. Märkä tuote voidaan hitaasti kuumentaa 1000 - 1250°C olevaan sintrauslämpötilaan, jolloin kaikki jäljellä oleva vesi on poistunut. Lämpötilan säilyttäminen 1000 - 1250°C:ssa noin 20 minuutin - 3 tunnin ajan aiheuttaa tuotteen sintrautumisen ja maksimaalisen tiivistymisen. Tavallisesti on suositeltavaa eristää kuivattu tuote ennen sintrausta, tällöin kostea tuote voidaan kuivata noin 90 - 900°C lämpötilassa noin 3-24 tunnin aikana, kunnes sen sisältämä vesimäärä on alentunut 0 - noin 2 prosenttiin. On yleensä edullista suorittaa kuivaus noin 90 - 95°C;n lämpötilassa noin 15 tunnin aikana, tai kunnes vesipitoisuus on laskenut noin 1-2 prosenttiin. Tällä tavalla saatu hydroksyyliapatiitti on haurasta ja huokoista, mutta sen mekaaninen lujuus on verrattain hyvä. Hieman erottumista tai halkeilemista voi savimaisessa materiaalissa esiintyä kuivattaessa, erityisesti jos käytetään paksua suodoskakkua. Kuitenkin saadaan helposti niinkin 2 suuria kappaleita kuin 100 cm alaltaan 3a 3 mm paksuudeltaan. Kuivauksessa esiintyvää erottumista tai halkeilua voidaan vähentää tai estää se kokonaan lisäämällä tuoreeseen, saostetun hydroksyyli-apatiitin suspensioon noin 0,4 - 0,6 painoprosenttia orgaanista sideainetta, kuten kollageenia tai jauhettua selluloosaa, edullisesti noin 0,5 prosenttia kollageenia. Orgaaninen sideaine haihtuu sintrauksen aikana ja keraamisen tuotteen fysikaaliset ominaisuudet ovat oleellisesti samat kuin ilman sideainetta valmistetuilla tuotteilla. Luonnollisesti suuret orgaanisen sideaineen määrät aiheuttavat huokoisen keraamisen tuotteen, kuten edellä on esitetty. Muitakin keramiikka-alalla tunnettuja orgaanisia ja epäorgaanisia sideaineita voidaan käyttää.If desired, the wet clay-like material formed may be cut or shaped into a suitable shape or alternatively cast into a suitable mold. It should be noted that a shrinkage of about 25% usually occurs upon drying of wet hydroxylapatite and a further shrinkage of about 25% upon sintering is as follows. This must, of course, be taken into account when shaping or casting the material. The wet product can be slowly heated to a sintering temperature of 1000 to 1250 ° C, removing any remaining water. Maintaining the temperature at 1000 to 1250 ° C for about 20 minutes to 3 hours will cause sintering and maximum compaction of the product. It is usually recommended to isolate the dried product prior to sintering, in which case the moist product may be dried at a temperature of about 90 to 900 ° C for about 3 to 24 hours until the amount of water in it has decreased to 0 to about 2%. It is generally preferred to perform the drying at a temperature of about 90 to 95 ° C for about 15 hours, or until the water content has dropped to about 1-2%. The hydroxylapatite obtained in this way is brittle and porous, but its mechanical strength is relatively good. Slight separation or cracking may occur in the clay-like material during drying, especially if a thick filter cake is used. However, pieces as large as 100 cm in area 3a with a thickness of 3 mm are easily obtained. Separation or cracking during drying can be reduced or completely prevented by adding to the fresh, precipitated hydroxylapatite suspension about 0.4 to 0.6% by weight of an organic binder such as collagen or ground cellulose, preferably about 0.5% collagen. The organic binder evaporates during sintering and the physical properties of the ceramic product are essentially the same as those made without the binder. Naturally, large amounts of organic binder cause a porous ceramic product, as discussed above. Other organic and inorganic binders known in the ceramics field may be used.

On yleensä asianmukaista tässä vaiheessa leikata tai muotoilla kuivattu hydroksyyliapatiitti likimain lopputuotteeltaan haluttuun muotoon ottaen huomioon edellämainittu sintrauksessa esiintyvä kutistuma.It is generally appropriate at this stage to cut or shape the dried hydroxylapatite to approximately the desired shape from the final product, taking into account the aforementioned shrinkage in sintering.

li 11 64131li 11 64131

Hydroksyyliapatiittikappaleiden täytyy ennen sintrausta olla tasaisia ja virheettömiä. Murtumien ja halkeamien läsnäolo aiheuttaa kappaleiden halkeilemisen sintrauksessa. Tuotteet sintrataan sitten noin 1000 - 1250°C:n lämpötilassa noin 20 minuutin - 3 tunnin aikana, lämpötilan ja ajan ollessa toisiinsa nähden kääntäen verrannollisia. Sintraus suoritetaan edullisesti 1100 - 1200°C:n lämpötilassa 0,5 - 1 tunnin aikana. Tällöin muodostunut kova, tiivis keraaminen kappale voidaan kiillottaa tai koneistaa tavanomaisin menetelmin.The hydroxylapatite bodies must be smooth and free of defects before sintering. The presence of cracks and fissures causes the pieces to crack during sintering. The products are then sintered at a temperature of about 1000 to 1250 ° C for about 20 minutes to 3 hours, the temperature and time being inversely proportional to each other. The sintering is preferably carried out at a temperature of 1100 to 1200 ° C for 0.5 to 1 hour. The resulting hard, dense ceramic body can be polished or machined by conventional methods.

Edellä kuvatun menetelmän kriittinen vaihe on hydroksyyliapa-tiitin saostus geelimäisenä sakkana vesiliuoksesta, koska vain tässä koossapysyvässä geelimäisessä tilassa hydroksyyliapatiitti voidaan muotoilla ja sitten kuivata ja sintrata makromuodossa olevan keraamisen kappaleen saamiseksi. Kuivaa, hienojakoista tai raemaista hydr-oksyyliapatiittia ei voida palauttaa tähän koossapysyvään, geelimäi-seen muotoon. Jos esimerkiksi jauhettua hydroksyyliapatiittia sus-pendoidaan veteen ja suodatetaan, saadaan koossapysymätön, hienojakoinen suodoskakku, joka yksinkertaisesti kuivuu ja murenee, ja jota ei voida muotoilla, valaa tai muuttaa keraamiseksi kappaleeksi. Lisäksi, vaikka jauhettu hydroksyyliapatiitti voidaan mekaanisesti puristaa muotokappaleeksi, kuten tabletiksi, niin sintrattaessa keksinnön mukaisesti saadaan erittäin huokoinen tuote, joka ei lohkea pitkin tasaisia pintoja, vaan pelkästään murenee kappaleiksi.A critical step in the process described above is the precipitation of hydroxylapatite as a gel-like precipitate from aqueous solution, because only in this cohesive gel-like state can hydroxylapatite be shaped and then dried and sintered to obtain a macro-shaped ceramic body. Dry, finely divided or granular hydroxylapatite cannot be reconstituted into this cohesive, gel-like form. For example, if powdered hydroxylapatite is suspended in water and filtered, an inconsistent, fine filter cake is obtained which simply dries and crumbles and which cannot be shaped, cast or turned into a ceramic body. In addition, although powdered hydroxylapatite can be mechanically compressed into a shaped body, such as a tablet, sintering in accordance with the invention provides a highly porous product that does not crack along flat surfaces but merely crumbles into pieces.

Vaikkakin hydroksyyliapatiitin muodostuminen vesipitoisessa väliaineessa on monimutkainen ja epätäydellisesti ymmärretty tapahtuma, oletetaan yleensä, että kalsium- ja fosfaatti-ionit aluksi yhdistyvät muodostaen kalsiumvajaata hydroksyyliapatiittia, jossa kalsiumin suhde fosforiin on noin 1,5. Kalsiumionin läsnäollessa tapahtuu siinä sitten hidas muutos hydroksyyliapatiitiksi, jossa kalsiumin suhde fosforiin on 1,67. (Eanes, et ai.,Nature 208, 365 (1965) ja Bett et ai., J. Amer. Chem. Soc. 89, 5535 (1967)). Täten pääasiallisesti puhdasta hydroksyyliapatiittia sisältävän keraamisen tuotteen saamiseksi keksinnön mukaisessa menetelmässä on välttämätöntä antaa aluksi muodostuneen hydroksyyliapatiitin geelimäisen sakan olla kosketuksessa alkuperäisen liuoksen kanssa niin kauan, että kalsiumin suhde fosforiin saavuttaa siinä arvon noin 1,62 - 1,72. Huomattava poikkeama tältä alueelta aiheuttaa vähemmän läpinäkyvän keraamisen tuotteen. Esimerkiksi jos hydroksyyliapatiitti saostetaan 12 641 31 huoneen lämpötilassa ja otetaan talteen 2 tunnin aikana saos tautisesta, on kalsiumin suhde fosforiin siinä noin 1,55 - 1,57 ja siitä valmistettu keraaminen tuote on läpinäkymätön ja koostuu rönt-gen-diffraktiotutkimuksen mukaan hydroksyyliapatiitin ja whitlok-tiitin seoksesta. Tällainen materiaali, jossa kalsiumin suhde fosforiin on noin 1,44 - 1,60, on käyttökelpoinen valmistettaessa edellä esitettyä kaksifaasista keraamista materiaalia. Hydroksyyliapatiitin muodostumista voidaan valvoa ottamalla näyte hydrok-syyliapatiittisuspensiosta, erottamalla tuote, kuivaamalla ja sint-raamalla se, kuten edellä on esitetty ja suorittamalla siten muodostuneelle keramiikalle alkuaine- ja röntgenanalyysi.Although the formation of hydroxylapatite in an aqueous medium is a complex and incompletely understood event, it is generally assumed that calcium and phosphate ions initially combine to form a calcium-deficient hydroxylapatite with a calcium to phosphorus ratio of about 1.5. In the presence of calcium ion, it then undergoes a slow conversion to hydroxylapatite, where the ratio of calcium to phosphorus is 1.67. (Eanes, et al., Nature 208, 365 (1965) and Bett et al., J. Amer. Chem. Soc. 89, 5535 (1967)). Thus, in order to obtain a ceramic product containing substantially pure hydroxylapatite in the process of the invention, it is necessary to allow the initially formed hydroxylapatite gel precipitate to contact the initial solution until the ratio of calcium to phosphorus reaches about 1.62 to 1.72. A significant deviation from this range results in a less transparent ceramic product. For example, if hydroxylapatite is precipitated at 12,641,311 room temperature and a precipitate is recovered from the disease within 2 hours, the ratio of calcium to phosphorus is about 1.55 to 1.57 and the ceramic product is opaque and consists of X-ray diffraction studies of hydroxylapatite and tite mixture. Such a material with a calcium to phosphorus ratio of about 1.44 to 1.60 is useful in making the above biphasic ceramic material. The formation of hydroxylapatite can be controlled by taking a sample of the hydroxylapatite suspension, separating the product, drying and sintering it as described above, and performing elemental and X-ray analysis on the ceramic thus formed.

Sintrauksen kesto ja lämpötila ovat myös kriittisiä esitetyssä menetelmässä. Sintraamaton hydroksyyliapatiitti, jossa on haluttu kalsiumin suhde fosforiin, 1,62 - 1,72, voidaan muuttaa keraamiseksi tuotteeksi kuumentamalla vähintään 1000 - 1250°C:n lämpötilassa. Lämpötilan ollessa 1000°C sintrautuminen ja maksimaalinen tiivistyminen voivat vaatia 2-3 tunnin ajan, kun taas 1200°C:ssa prosessi on täydellinen 20 - 30 minuutissa. On suositeltavaa suorittaa sintraus noin 1100°C:n lämpötilassa noin tunnin aikana. Huomattavasti 1000°C:n alapuolella oleva lämpötila aiheuttaa epätäydellisen sintraantumisen huolimatta kuumennusjakson pituudesta, kun taas kuumentaminen 1250°C:n yläpuolelle tuntia pitemmäksi ajaksi aiheuttaa hydroksyyliapatiitin osittaisen hajaantumisen whitloktiitiksi.Sintering time and temperature are also critical in the disclosed method. Unsynthetic hydroxylapatite having the desired ratio of calcium to phosphorus, 1.62 to 1.72, can be converted to a ceramic product by heating at a temperature of at least 1000 to 1250 ° C. At 1000 ° C, sintering and maximum condensation may take 2-3 hours, while at 1200 ° C the process is complete in 20-30 minutes. It is recommended to perform sintering at a temperature of about 1100 ° C for about an hour. Temperatures well below 1000 ° C cause incomplete sintering despite the length of the heating cycle, while heating above 1250 ° C for more than an hour causes partial decomposition of hydroxylapatite to whitlocyte.

Edellä esitetty kaksifaasinen keraaminen materiaali, joka sisältää yhtenä faasina hydroksyyliapatiittia ja toisena faasina whitloktiittia, voidaan valmistaa saostamalla vesiliuoksesta pH-arvossa noin 10 - 12 kalsimfosfaattiyhdiste, jossa kalsiumin ja fosforin moolisuhde on 1,44 - 1,60, edullisesti 1,46 - 1,57, erottamalla sakka liuoksesta ja kuumentamalla sitten saatua kiinteää ainetta riittävän kauan riittävän korkeassa lämpötilassa sintrauksen ja maksimaalisen tiivistymisen saamiseksi.The above biphasic ceramic material containing hydroxylapatite as one phase and whitlocyte as the other phase can be prepared by precipitating from an aqueous solution at a pH of about 10 to 12 a calcium phosphate compound having a molar ratio of calcium to phosphorus of 1.44 to 1.60, preferably 1.46 to 1, 57, separating the precipitate from the solution and then heating the resulting solid for a sufficient time at a sufficiently high temperature to obtain sintering and maximum condensation.

Halutun Ca/P-suhteen (1,44 - 1,60) omaava kalsiumfosfaatti-yhdiste saadaan kalsiumionin ja fosfaatti-ionin reaktiossa vesipitoisessa väliaineessa pH-arvossa 10 - 12 käyttäen samoja kalsium-ja fosfaatti-ionien lähteitä, kuin edellä on esitetty valmistettaessa yksifaasista hydroksyyliapatiittia. Kalsiumnitraatti ja di-ammoniumvetyfosfaatti ovat suositeltavat reagenssit.The calcium phosphate compound having the desired Ca / P ratio (1.44 to 1.60) is obtained by the reaction of calcium ion and phosphate ion in an aqueous medium at pH 10 to 12 using the same sources of calcium and phosphate ions as described above for the preparation of a single phase hydroxylapatite. Calcium nitrate and diammonium hydrogen phosphate are the recommended reagents.

li 13 641 31li 13 641 31

Kaksifaasinen keraaminen materiaali voidaan valmistaa antamalla kalsiumnitraatin ja diammoniumvetyfosfaatin vaikuttaa toisiinsa moolisuhteessa 1,67:1, jolloin aluksi saatua geelimäistä sakkaa ei kuumenneta vaan sen annetaan jäädä kosketukseen alkuperäisen liuoksen kanssa korkeintaan 4 tunniksi, tai vaihtoehtoisesti kalsiumin ja fosforin moolisuhde sakassa pidetään korkeintaan arvossa 1,60:1.The biphasic ceramic material can be prepared by reacting calcium nitrate and diammonium hydrogen phosphate in a molar ratio of 1.67: 1, whereby the initially obtained gel precipitate is not heated but allowed to remain in contact with the original solution for up to 4 hours, or alternatively the molar ratio of calcium to phosphorus is maintained at 1.60 : 1.

Kuten edellä on esitetty yksifaasisen keraamisen hydroksyy-liapatiitin valmistuksen yhteydessä, kalsiumfosfaattisakka erotetaan liuoksesta, pestään, mahdollisesti muotoillaan sopivaan muotoon ja haluttaessa kuivataan ja eristetään ennen sintrausta.As described above in connection with the preparation of a single-phase ceramic hydroxylapatite, the calcium phosphate precipitate is separated from the solution, washed, optionally shaped to a suitable shape and, if desired, dried and isolated before sintering.

Juuri saostetun kalsiumfosfaatin suspensiota voidaan myös käsitellä orgaanisilla sideaineilla tai fluoridi-ionilla, kuten edellä on esitetty yksifaasisen hydroksyyliapatiitin yhteydessä.The suspension of freshly precipitated calcium phosphate can also be treated with organic binders or fluoride ion, as described above for single-phase hydroxylapatite.

Sintraus suoritetaan kuumentamalla noin 1000 - 1350°C:n lämpötilassa noin 20 minuutista 3 tuntiin.The sintering is performed by heating at a temperature of about 1000 to 1350 ° C for about 20 minutes to 3 hours.

Täten muodostuneen keraamisen materiaalin sisältämä whit-loktiitin määrä, joka on 2 - 83 %, riippuu siitä, milloin sakka erotetaan alkuperäisestä liuoksesta. Jos tuote eristetään 5 minuutin kuluttua saostamisesta, kalsiumin suhde fosforiin on siinä 1,55 ja lopullisesti muodostunut keraaminen materiaali sisältää noin 83 % whitloktiittia. Jos tuote eristetään 2 tunnin kuluttua saostamisesta, kalsiumin suhde fosforiin on siinä 1,57, ja muodostunut keraaminen materiaali sisältää noin 61 % whitloktiittia. Eristämällä tuote 4,5 tunnin kuluttua saostamisesta saadaan keraamista materiaalia, joka sisältää noin 2 % whitloktiittia, mikä on tuskin havaittavissa röntgen-diffraktion avulla, jonka minimipitoisuus-herkkyys on 2 - 3 %. Luonnollisesti jos tuotteen annetaan olla kosketuksessa alkuperäisen liuoksen kanssa kauemmin kuin noin 7 tuntia, saatu keraaminen materiaali on oleellisesti yksifaasista hydr-oksyy1iapatiittia.The amount of whit-lactite contained in the ceramic material thus formed, which is 2 to 83%, depends on when the precipitate is separated from the original solution. If the product is isolated 5 minutes after precipitation, the ratio of calcium to phosphorus is 1.55 and the ceramic material finally formed contains about 83% whitlocyte. If the product is isolated 2 hours after precipitation, the ratio of calcium to phosphorus is 1.57, and the ceramic material formed contains about 61% whitlocyte. Isolation of the product 4.5 hours after precipitation gives a ceramic material containing about 2% whitlocyte, which is hardly detectable by X-ray diffraction with a minimum sensitivity of 2-3%. Of course, if the product is allowed to contact the initial solution for more than about 7 hours, the resulting ceramic material is essentially single phase hydroxyapatite.

Vaihtoehtoisesti kaksifaasinen keraaminen materiaali voidaan valmistaa saattamalla kalsiumionit ja fosfaatti-ionit reagoimaan noin moolisuhteessa 1,50 - 1,60:1. Tällöin kalsiumin moolisuhde fosforiin ei voi ylittää arvoa noin 1,60, eikä aika, jonka mainittu sakka viipyy kosketuksessa alkuperäisen liuoksen kanssa, vaikuta tulokseen.Alternatively, the biphasic ceramic material can be prepared by reacting calcium ions and phosphate ions in a molar ratio of about 1.50 to 1.60: 1. In this case, the molar ratio of calcium to phosphorus cannot exceed about 1.60, and the time during which said precipitate remains in contact with the original solution does not affect the result.

14 641 3114,641 31

Kaksifaasisen keraamisen materiaalin valmistus suoritetaan siis sopivasti samalla tavalla kuin valmistettaessa yksifaasista keraamista hydroksyyliapatiittia paitsi, että reaktanttien, so. kalsiumnitraatin ja diammoniumvetyfosfaatin, annetaan vaikuttaa toisiinsa noin moolisuhteessa 1,50 - 1,60:1 keraamisen tuotteen muodostamiseksi, joka sisältää noin 30 - 50 % hydroksyyliapatiittia ja noin 50 - 70 % whitloktiittia.Thus, the preparation of the biphasic ceramic material is suitably carried out in the same manner as in the preparation of the single-phase ceramic hydroxylapatite except that the reactants, i. calcium nitrate and diammonium hydrogen phosphate are allowed to interact in a molar ratio of about 1.50 to 1.60: 1 to form a ceramic product containing about 30 to 50% hydroxylapatite and about 50 to 70% whitlocyte.

Keraamiseen materiaaliin voidaan edelleen rikastaa whitlok-tiittifaasia yhdistämällä kahden edellä esitetyn menetelmän pääpiirteet, so. antamalla kalsiumionien ja fosfaatti-ionien vaikuttaa toisiinsa noin moolisuhteessa 1,50 - 1,60:1 ja eristämällä saostunut kalsiumfosfaattiyhdiste lyhyen ajan kuluttua saostumisesta, edullisesti 5 minuutista 4 tuntiin. Täten muodostunut keraaminen materiaali sisältää noin 10 - 30 % hydroksyyliapatiittia ja 70 - 90 % whitloktiittia.The whitlok phase can be further enriched in the ceramic material by combining the main features of the two methods described above, i. by allowing the calcium ions and phosphate ions to interact in a molar ratio of about 1.50 to 1.60: 1 and isolating the precipitated calcium phosphate compound shortly after precipitation, preferably from 5 minutes to 4 hours. The ceramic material thus formed contains about 10 to 30% hydroxylapatite and 70 to 90% whitloclite.

Hydroksyyliapatiitin tiedetään hajaantuvan noin 1250°C:n lämpötilassa muodostaen whitloktiittia ja siten on otettava huomioon, että yksifaasisen keraamisen hydroksyyliapatiitin pidennetty kuumennus noin 1250°C:ssa tai korkeammissa lämpötiloissa aiheuttaa hydroksyyliapatiitin osittaisen hajaantumisen whitloktiitiksi, mikä antaa vielä uuden menetelmän tässä patenttivaatimuksessa esitetyn kaksifaasisen keraamisen materiaalin valmistamiseksi.Hydroxyl apatite is known to decompose at about 1250 ° C to form whitlocyte, and thus it must be appreciated that prolonged heating of a single phase ceramic hydroxyl apatite at about 1250 ° C or higher temperatures preparation.

Keksinnön mukaisesti valmistettua hydroksyyliapatiittia voidaan käyttää hampaiden paikkauskoostumukseen, joka sisältää hydroksyyliapatiittia ja suuontelossa vallitseviin olosuhteisiin soveltuvan polymeroituvan tai polymeroituneen sideaineen seosta. Hampaiden paikkauskoostumus voi sisältää noin 10-90 paino-%, edullisesti 60 - 80 paino-% hienojakoista keraamista hydroksyyliapatiittia, ja noin 10-90 paino-% hammaslääketieteellisesti hyväksyttävää poly-meroituvaa tai polymeroitua sideainetta yhdessä tunnettujen polyme-rointikatalyyttien, kuten alifaattisten ketoniperoksidien, bentso-yyliperoksidin jne, reaktiivisten laimentimien kuten di-, tri-, ja tetraetyleeniglykolidimetakrylaatin, kovettimien kuten N-3-okso-hiilivety-substituoidun akryyliamidin, promoottorien tai kiihdyttäjien, kuten metalliasetyyliasetonaattien, tertiääristen amiinien, esim. Ν,Ν-bis-(2-hydroksietyyli)-p-toludiinin jne. tai verkkoutus-aineitten kuten sinkkioksidin kanssa, määrinä, jotka ovat noin li 15 641 31 0,01 - 45 prosenttia koostumuksen kokonaispainosta. Koostumus voi myös sisältää pinta-aktiivista komonomeeria, kuten N-fenyyligly-siinin ja glysidyylimetakrylaatin reaktiotuotetta, metakryylioksi-propyylitrimetoksisilaania, 3,4-epoksisykloheksyylitrimetoksisilaa-nia, vinyylitriklorosilaania määrinä, jotka ovat 0,05 - 10 prosenttia koostumuksen kokonaispainosta. Sideaine edistää keraamisen materiaalin kiinnittymistä hartsiin ja hampaan paikkauskoostumuksen kiinnittymistä luonnolliseen hampaaseen. Hampaiden paikkauskoostu-mus valmistetaan hienontamalla keraaminen hydroksyyliapatiitti sopivaan osaskokoon, esim. 5 - 100 pm osaskokoon, tavanomaisia jauha-tusmenettelyjä käyttäen ja sekoittamalla sitten sopivan määrän kanssa hampaiden paikkauksessa käytettävää sopivaa hartsia, kuten hydr-oksietyylimetakrylaatin, polymetyylimetakrylaatin, polyakryyliha-pon, polypropyleeniglykolifumaraattiftalaatti-tyydyttämättömien polyesterien, styreenillä modifioitujen tyydyttämättömien polyesterien, epoksihartsien tai glysidyylimetakrylaatista ja bisfenoli A:sta valmistetun bisakrylaattimonomeerin kanssa. Haluttaessa voidaan lisätä väriaineita, epäorgaanisia pigmenttejä ja fluorisoivia aineita. On edullista sekoittaa hartsi, keraaminen hydroksyyliapatiitti ja mahdolliset lisäaineet ennen katalyytin, kovettajan, verk-koutusaineen, edistäjän tai kiihdyttäjän lisäämistä. Aineosien sekoitus järjestys ei kuitenkaan ole kriittinen ja mainitut aineosat voidaan sekoittaa samanaikaisesti. Täten valmistettua koostumusta voidaan käyttää hampaiden paikkausmateriaalina, hampaiden hoidossa käytettävänä sementtinä, hammasonteloiden vuorauksena,hammasytimen kuorimateriaalina, tai koostumus voidaan valaa sopivaan muottiin keinotekoisen hampaan tai hammasryhmän valmistamiseksi.The hydroxylapatite prepared according to the invention can be used in a dental replacement composition comprising a mixture of hydroxylapatite and a polymerizable or polymerized binder suitable for oral conditions. The dental patch composition may contain from about 10 to 90% by weight, preferably from 60 to 80% by weight of finely divided ceramic hydroxylapatite, and from about 10 to 90% by weight of a dentally acceptable polymerizable or polymerized binder in combination with known polymerization catalysts such as aliphatic ketone peroxides. -yl peroxide, etc., reactive diluents such as di-, tri-, and tetraethylene glycol dimethacrylate, hardeners such as N-3-oxo-hydrocarbon-substituted acrylamide, promoters or accelerators such as metal acetylacetonates, tertiary amines, e.g. hydroxyethyl) -p-toludine, etc., or crosslinking agents such as zinc oxide, in amounts of about 0.01 to 45% of the total weight of the composition. The composition may also contain a surfactant comonomer such as the reaction product of N-phenylglycine and glycidyl methacrylate, methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3,4-epoxycyclohexyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane in amounts of 0.05 to 10% of the total composition. The binder promotes the adhesion of the ceramic material to the resin and the adhesion of the tooth replacement composition to the natural tooth. The dentition composition is prepared by grinding the ceramic hydroxylapatite to a suitable particle size, e.g. with polyesters, styrene-modified unsaturated polyesters, epoxy resins or a bisacrylate monomer made from glycidyl methacrylate and bisphenol A. If desired, colorants, inorganic pigments and fluorinating agents may be added. It is preferred to mix the resin, ceramic hydroxylapatite and any additives before adding the catalyst, hardener, crosslinking agent, promoter or accelerator. However, the order of mixing the ingredients is not critical and said ingredients may be mixed simultaneously. The composition thus prepared can be used as a dental filling material, a cement for dental care, a lining of dental cavities, a dental cortex shell material, or the composition can be molded in a suitable mold to make an artificial tooth or group of teeth.

On luonnollisesti erittäin edullista, että suuontelossa käytetty materiaali on kariesta kestävää. Tämä saavutetaan helposti lisäämällä noin 0,01 - 1 prosenttia fluoridi-ioneja, kuten ammonium-tai tinafluoridia juuri saostetun hydroksyyliapatiitin suspensioon. Muodostunutta tuotetta sintraamalla saatu keraaminen materiaali kestää erittäin hyvin maito-, etikka- ja sitruunahappoa, joita käytetään in vitro menetelmässä määritettäessä karieksen vastustuskykyä. Vaihtoehtoisesti vastustuskyky kariesta vastaan voidaan saada lopulliseen keraamiseen materiaaliin pitämällä sitä natriumfluoridin 0,5 - 5-prosenttisessa vesiliuoksessa noin 12 tunnista 5 vuorokau- 16 64131 teen. Edullisesti keraamisen kappaleen annetaan olla noin 5-pro-senttisessa natriumfluoridin vesiliuoksessa noin 4 vuorokautta.It is, of course, highly preferred that the material used in the oral cavity be caries resistant. This is readily accomplished by adding about 0.01 to 1 percent fluoride ions, such as ammonium or tin fluoride, to the suspension of freshly precipitated hydroxylapatite. The ceramic material obtained by sintering the product formed is very resistant to lactic, acetic and citric acids, which are used in the in vitro method for determining caries resistance. Alternatively, resistance to caries can be obtained in the final ceramic material by maintaining it in a 0.5 to 5% aqueous solution of sodium fluoride for about 12 hours to 5 days. Preferably, the ceramic body is allowed to remain in about 5% aqueous sodium fluoride for about 4 days.

Keraamisten materiaalien ominaisuudet määritettiin seuraa-villa tutkimusmenetelmillä: alkuaineanalyysi, tiheys, röntgen-dif-fraktio, elektronimikroskopia, mikroskopia polarisoitua valoa käyt-täen ja mekaaniset koemenetelmät.The properties of the ceramic materials were determined by the following test methods: Elemental analysis, density, X-ray diffraction, electron microscopy, microscopy using polarized light, and mechanical test methods.

Keksintöä esitellään seuraavien esimerkkien avulla.The invention is illustrated by the following examples.

Esimerkki 1Example 1

Sekoitettuun seokseen, joka sisälsi 130 ml 1,63-n kalsium-nitraattia (0,212 moolia) ja 125 ml väkevää ammoniakkia, lisättiin tipoittain noin 20 minuutin aikana seos, joka sisälsi 16,75 g (0,127 moolia) diammoniumvetyfosfaattia, 400 ml tislattua vettä ja 150 ml väkevää ammoniakkia. Muodostunutta suspensiota keitettiin 10 minuuttia, suspensio jäähdytettiin jäähauteessa ja suodatettiin. Suodoskakkua puristettiin kumilevyllä ja se kuivattiin sitten yön aikana 95°C:n lämpötilassa. Muodostuneesta kovasta, huokoisesta, hauraasta kakusta otettu näyte kuumennettiin sähköuunissa 115 minuutin kuluessa 1230°C:n loppuiämpötilaan ja jäähdytettiin sitten huoneen lämpötilaan, jolloin saatiin luja, kova, valkea läpinäkyvä keraaminen tuote.To a stirred mixture of 130 mL of 1.63 M calcium nitrate (0.212 moles) and 125 mL of concentrated ammonia was added dropwise over about 20 minutes a mixture of 16.75 g (0.127 moles) of diammonium hydrogen phosphate, 400 mL of distilled water, and 150 ml of concentrated ammonia. The resulting suspension was boiled for 10 minutes, the suspension was cooled in an ice bath and filtered. The filter cake was pressed onto a rubber plate and then dried overnight at 95 ° C. A sample of the formed hard, porous, brittle cake was heated in an electric oven for 115 minutes to a final temperature of 1230 ° C and then cooled to room temperature to give a strong, hard, white transparent ceramic product.

Tavanomaiset alkuaineanalyysit, jotka suoritettiin lopulliselle keraamiselle tuotteelle ja myös kuivatulle hydroksyyliapa-tiitille ennen sintrausta antoivat seuraavat tulokset:Conventional elemental analyzes performed on the final ceramic product and also on the dried hydroxylapatite before sintering gave the following results:

Laskettu Kuivattu, sintraa- kaavasta maton hydroksyyli- KeraaminenCalculated Dried, sintered mat hydroxyl- Ceramic

Ca10(P04)6(OH) apatiitti tuoteCa10 (PO4) 6 (OH) apatite product

Ca 39,89 % 37,4 % 39,6 % P 18,5 % 17,5 % 18,9 % h2o 0 % 1 % ---Ca 39.89% 37.4% 39.6% P 18.5% 17.5% 18.9% h2o 0% 1% ---

Ca/P 1,667 1,65 1,62Ca / P 1.667 1.65 1.62

Tutkittaessa ohutta keramiikkalevyä polarisaatiomikroskoo-pilla 130 X ja 352 X suurennuksilla havaittiin materiaalin olevan oleellisesti vapaa whitloktiitista. Kahtaistaittumisen puuttuminen ja havaittavat rakenteelliset ominaisuudet, kuten kidemuoto, suun-When a thin ceramic plate was examined under a polarizing microscope at magnifications of 130X and 352X, the material was found to be substantially free of whitlocyte. Absence of birefringence and observable structural properties such as crystal form, orientation

IIII

i7 641 31 tautuminen, rajapinnat ym. osoittivat rakenteen olevan mikrokitei-nen. Vertailtaessa Monroe et ai., (supra) esittämän sintratun puristetun tabletin optiseen mikrovalokuvaan havaittiin näiden kahden materiaalin olevan rakenteellisesti samanlaiset.i7 641 31 folding, interfaces, etc. showed the structure to be microcrystalline. Comparing the optical micrograph of the sintered compressed tablet disclosed by Monroe et al., (Supra), the two materials were found to be structurally similar.

Röntgen-diffraktiomittaukset suoritettiin normaalilla tavalla. Kidetasojen välimatkat laskettiin ja niiden havaittiin olevan oleellisesti identtiset hydroksyyliapatiitin kanssa julkaisun Doannay et ai., Crystal Data, ACA Monogram No 5,668 (1963) mukaan. Röntgenmittaukset osoittivat edelleen whitloktiitin puuttuvan tai sitä olevan alle 2 - 3 %, mikä on diffraktiometrin minimipitoisuuden havaitsemisraja.X-ray diffraction measurements were performed in the normal manner. The distances between the crystal planes were calculated and found to be substantially identical to hydroxylapatite according to Doannay et al., Crystal Data, ACA Monogram No. 5,668 (1963). X-ray measurements further showed the absence or less than 2 to 3% of whitlocyte, which is the detection limit of the minimum concentration of the diffractometer.

Esimerkki 2Example 2

Liuos, joka sisälsi 79,2 g (0,60 moolia) diammoniumvetyfos-faattia 1500 mlrssa tislattua vettä, säädettiin pH-arvoon 11-12 lisäämällä noin 750 ml väkevää ammoniakkia. Lisättiin tislattua vettä saostuneen ammoniumfosfaatin liuottamiseksi, jolloin kokonaistilavuudeksi saatiin 3200 ml. Tarvittaessa pH säädettiin uudestaan arvoon 11 - 12. Tämä liuos lisättiin tipoittain 30 - 40 minuutin aikana voimakkaasti sekoitettuun liuokseen, joka sisälsi 1 moolin kalsiumnitraattia 900 mlrssa tislattua vettä ja jonka pH oli etukäteen säädetty arvoon 12 noin 30 ml:11a väkevää ammoniakkiliuosta, jonka jälkeen laimennettiin tislatulla vedellä, kunnes tilavuus oli 1800 ml. Lisäyksen päätyttyä muodostunutta geelimäistä suspensiota sekoitettiin vielä 10 minuuttia ja keitettiin sitten 10 minuuttia, kuumennus poistettiin ja suspension annettiin seistä huoneen lämpötilassa 15-20 tuntia. Kirkas yläosa poistettiin dekantoimalla ja jäljelle jäänyt suspensio lingottiin nopeudella 2000 r/min 10 minuuttia. Saatu liete suspendoitiin uudestaan 800 ml:aan tislattua vettä ja lingottiin uudestaan nopeudella 2000 r/min 10 minuuttia. Kiinteään jäännökseen lisättiin tislattua vettä kokonaistilavuuden saamiseksi 900 ml:ksi. Ravistamalla voimakkaasti saatiin tasainen suspensio, jossa ei esiintynyt oleellisesti suurehkoja osasia tai kasaumia. Koko suspensio kaadettiin yhdellä kertaa BUcher-suppiloon ja imusuodatettiin. Suodatinkakun alkaessa murentua sen päälle pantiin kumilevy ja tyhjiötä suurennettiin. Tunnin kuluttua kumilevy poistettiin ja halkeilematon, ehjä suodatinkakku siirrettiin tasaiselle pinnalle ja kuivattiin 15 tunnin aikana 90 - 95°C:n lämpöti- is 64131 lassa, jolloin saatiin 90 - 100 g valkoista, huokoista, haurasta 2 hydroksyyliapatiittia olevia kappaleita. Kooltaan 1 - 4 cm olevia ehyitä, halkeamattomia palasia pantiin sähköuuniin ia lämpötila nostettiin 1200°C:seen 100 minuutin kuluessa, jonka jälkeen uunin ja sen sisällön annettiin jäähtyä huoneen lämpötilaan. Tällöin saatiin kovia, tiiviitä, huokosettomia, valkoisia, läpinäkyviä keramiikkakap-paleita.A solution of 79.2 g (0.60 moles) of diammonium hydrogen phosphate in 1500 ml of distilled water was adjusted to pH 11-12 by adding about 750 ml of concentrated ammonia. Distilled water was added to dissolve the precipitated ammonium phosphate to give a total volume of 3200 ml. If necessary, the pH was readjusted to 11-12. This solution was added dropwise over 30-40 minutes to a vigorously stirred solution of 1 mole of calcium nitrate in 900 ml of distilled water, previously adjusted to pH 12 with about 30 ml of concentrated ammonia solution, followed by dilution. distilled water until the volume was 1800 ml. After the addition was complete, the resulting gel suspension was stirred for an additional 10 minutes and then boiled for 10 minutes, the heat removed and the suspension allowed to stand at room temperature for 15-20 hours. The clear top was removed by decantation and the remaining suspension was centrifuged at 2000 rpm for 10 minutes. The resulting slurry was resuspended in 800 ml of distilled water and centrifuged again at 2000 rpm for 10 minutes. Distilled water was added to the solid residue to give a total volume of 900 ml. Shaking vigorously gave a uniform suspension with substantially no larger particles or agglomerates. The whole suspension was poured once into a BUcher funnel and suction filtered. As the filter cake began to crumble, a rubber plate was placed on top of it and the vacuum was increased. After 1 hour, the rubber plate was removed and the uncracked, intact filter cake was transferred to a flat surface and dried for 15 hours at 90-95 ° C to give 90-100 g of white, porous, brittle 2 hydroxylapatite pieces. Intact, non-cracked pieces 1 to 4 cm in size were placed in an electric oven and the temperature was raised to 1200 ° C within 100 minutes, after which the oven and its contents were allowed to cool to room temperature. This gave hard, dense, non-porous, white, transparent ceramic pieces.

Kuivattu, sintraamatonDried, unsintered

Analyysi Laskettu hydroksyyliapatiitti KeramiikkaAnalysis of Calculated Hydroxyapatite Ceramics

Ca 39,89 % 36,5, 36,8 % 31,7 38,0 % P 18,5 % 21,7 % 22,8 19,0 18,8%Ca 39.89% 36.5, 36.8% 31.7 38.0% P 18.5% 21.7% 22.8 19.0 18.8%

Ca/P 1,667 1,30, 1,31 1,08 1,55 1,56Ca / P 1.667 1.30, 1.31 1.08 1.55 1.56

Edellä mainittujen analyysien suorittamisen jälkeen havaittiin, että käytetyissä analyysimenetelmissä näytteet eivät liuenneet täydellisesti, ja tulokset olivat tästä johtuen epätarkkoja ja erittäin vaihtelevia. Tämän näytteen homogeenisuus todettiin kuitenkin elektronimikroskopialla.After performing the above analyzes, it was found that in the analytical methods used, the samples did not dissolve completely, and the results were therefore inaccurate and highly variable. However, the homogeneity of this sample was determined by electron microscopy.

Näytteet preparoitiin kaksivaiheisesti transmissioelektroni-mikroskooppitutkimukseen, joka osoitti raekoon olevan tasainen ja huokoseton, eikä rakeiden rajapinnoilla tai rakeissa havaittu toisen faasin saostumia. Keraamisen materiaalin näyte kiilloitettiin sitten SiC-paperilla 600 mesh-luvun arvoon ja sitten 3 pm timantti-tahnalla. Näyte syövytettiin sitten 4-prosenttisella fluorivetyha-polla 30 sekunnin ajan. Kiilloitetusta ja syövytetystä pinnasta otettiin sitten jäljennökset ja niitä tarkasteltiin elektronimikroskoopin avulla. Tällöin ei myöskään havaittu toista faasia rakeiden rajapinnoilla, kuitenkin esiintyi merkkejä pienestä määrästä toista faasia olevia osasia rakeissa.Samples were prepared in two steps for transmission electron microscopy, which showed that the grain size was smooth and pore-free, and no second-phase precipitates were observed at the granule interfaces or in the granules. A sample of ceramic material was then polished with SiC paper to 600 mesh and then with 3 diamond paste. The sample was then etched with 4% hydrofluoric acid for 30 seconds. Copies of the polished and etched surface were then taken and examined by electron microscopy. In this case, no second phase was also observed at the interfaces of the granules, however, there were indications of a small number of particles in the second phase in the granules.

Puristuslujuus ja kimmomoduli määritettiin tavanomaisilla 2 2 menetelmillä. Puristuslujuus oli 4000 kp/cm _+ 1150 kp/cm ja kimmo-5 2 moduli 4,4 x 10 kp/cm .Compressive strength and modulus of elasticity were determined by conventional 2 2 methods. The compressive strength was 4000 kp / cm _ + 1150 kp / cm and the Kimmo-5 2 module was 4.4 x 10 kp / cm.

Vetolujuus määritettiin normaalin kolmepistetaivutuskokeen 2 2 avulla, saatiin arvo 680 kp/cm _+ 230 kp/cm .The tensile strength was determined by a standard three-point bending test 2 2, a value of 680 kp / cm _ + 230 kp / cm was obtained.

Lämpölaajenemiskerroin oli suoraviivainen välillä 25°C -225°C ja sen arvo oli 11 x 10 *V°C +10 %.The coefficient of thermal expansion was linear between 25 ° C and -225 ° C and had a value of 11 x 10 * V ° C + 10%.

li 19 64131li 19 64131

Tavanomaisen Knoop-menetelmän avulla määritetty kovuus oli 480. Sama arvo saatiin riippumatta kohdistetun voiman suunnasta, mikä osoitti materiaalin olevan isotrooppista.The hardness determined by the conventional Knoop method was 480. The same value was obtained regardless of the direction of the applied force, indicating that the material was isotropic.

Huokoisuus määritettiin kvalitatiivisesti upottamalla näyte-materiaalia fuksiini-väriin 15 minuutiksi, pesemällä se vedellä, kuivaamalla ja tutkimalla sitten näytemateriaalista värin jäännökset. Tämä koe suoritettiin samanaikaisesti tämän keksinnön mukaisesti valmistetun keraamisen materiaalin huokosettomalle muodolle, hyd-roksyyliapatiitin sintratulle puristetulle tabletille ja luonnolliselle hampaalle. Sintratussa puristetussa tabletissa esiintyi huomattavaa värin pysymistä, kun taas keksinnön mukaisessa uudessa keraamisessa materiaalissa ja luonnollisessa hampaassa ei havaittu värijäännöksiä. Toisen menetelmän mukaan upotettiin tutkittava materiaali 6-n ammoniakkivesiliuokseen 15 minuutiksi, pestiin vedellä, kuivattiin ja käärittiin kosteaan lakmuspaperiin. Pintahuokosiin mahdollisesti jäänyt ammoniakki aiheuttaa ympäröivän lakmuspaperin muuttumisen siniseksi. Kun tämä koe suoritettiin samanaikaisesti edellä mainituille materiaaleille, niin sintratun puristetun tabletin kanssa kosketuksessa oleva lakmuspaperi muuttui siniseksi osoittaen täten ammoniakin läsnäolon tabletissa. Mitään värimuutosta ei havaittu lakmuspaperissa, joka oli kosketuksessa keraamisen materiaalin tai luonnollisen hampaan kanssa.Porosity was determined qualitatively by immersing the sample material in magenta color for 15 minutes, washing it with water, drying, and then examining the sample material for color residues. This experiment was performed simultaneously on the non-porous form of the ceramic material prepared according to the present invention, a sintered compressed tablet of hydroxylapatite, and a natural tooth. The sintered compressed tablet showed considerable color retention, while no color residue was observed in the novel ceramic material and natural tooth of the invention. According to the second method, the test material was immersed in a 6 N aqueous ammonia solution for 15 minutes, washed with water, dried and wrapped in moist litmus paper. Any ammonia left in the surface pores will cause the surrounding litmus paper to turn blue. When this experiment was performed simultaneously on the above-mentioned materials, the litmus paper in contact with the sintered compressed tablet turned blue, thus indicating the presence of ammonia in the tablet. No discoloration was observed in litmus paper in contact with the ceramic material or natural tooth.

Esimerkki 3Example 3

Seuraten esimerkissä 2 esitettyä menettelyä, mutta lähtien 3 moolista kalsiumnitraattia ja 1,8 moolista diammoniumvetyfosfaat-tia saatiin 304 g valkoista, haurasta, huokoista hydroksyyliapatiit-tia.Following the procedure described in Example 2, but starting with 3 moles of calcium nitrate and 1.8 moles of diammonium hydrogen phosphate, 304 g of white, brittle, porous hydroxylapatite were obtained.

Analyysi Laskettu HavaittuAnalysis Calculated Observed

Ca 39,89 40,0 P 18,5 18,6Ca 39.89 40.0 P 18.5 18.6

Ca/P 1,667 1,66Ca / P 1.667 1.66

Sintraus 1100°C:ssa yhden tunnin ajan antoi kovan, valkoi- 3 sen, läpinäkyvän keraamisen materiaalin, jonka tiheys oli 3,10 g/cm . Röntgen-diffraktio osoitti, että aine oli homogeenista hydroksyyli-apatiittia. Elektronimikroskooppisessa tutkimuksessa saatiin kris-talliittien kokojakaumaksi 0,7 - 3 Jim. Aineessa ei ollut huokosia eikä toisen faasin saostumia.Sintering at 1100 ° C for one hour gave a hard, white, transparent ceramic material with a density of 3.10 g / cm. X-ray diffraction indicated that the material was homogeneous hydroxyl apatite. Electron microscopic examination gave a crystallite size distribution of 0.7 to 3 Jim. There were no pores or second phase precipitates in the material.

20 641 3120 641 31

Esimerkki 4 A. Seurattiin esimerkissä 2 esitettyä menettelyä paitsi, että käytettiin puolet siinä esitetyistä määristä, jolloin saostui noin 50 g hydroksyyliapatiittia vesiliuoksesta. Linkoamisen ja dekan-toimisen jälkeen saatu mineraaliliete uutettiin uudestaan veteen 1 litran kokonaistilavuuteen ja homogenoitiin Waring-sekoittimessa 2 minuutin aikana.Example 4 A. The procedure set forth in Example 2 was followed except that half of the amounts set forth therein were used to precipitate about 50 g of hydroxylapatite from aqueous solution. After centrifugation and decantation, the mineral slurry obtained was re-extracted with water to a total volume of 1 liter and homogenized in a Waring mixer for 2 minutes.

B. Seosta, joka sisälsi 0,5 g jauhettua selluloosaa (<0,5 μια) 200 millilitrassa vettä, sekoitettiin.· Waring-sekoittimessa 3 minuuttia. Tämän jälkeen lisättiin 100 ml hydroksyyliapatiitin homogeenista suspensiota, ja seosta sekoitettiin edelleen 5 minuuttia. Suspensio suodatettiin, suodatinkakku kuivattiin ja sintrattiin esimerkin 2 mukaisesti. Suodatinkakussa esiintyi kuivauksen jälkeen erittäin vähän halkeamia ja sintraamalla saatu keraaminen tuote oli hieman huokoinen määritettynä edellä esitetyn fuksiinivärikokeen avulla.B. The mixture containing 0.5 g of ground cellulose (<0.5 μια) in 200 ml of water was stirred · Waring mixer for 3 minutes. Then, 100 ml of a homogeneous suspension of hydroxylapatite was added, and the mixture was further stirred for 5 minutes. The suspension was filtered, the filter cake dried and sintered according to Example 2. There were very few cracks in the filter cake after drying, and the ceramic product obtained by sintering was slightly porous as determined by the magenta color test described above.

C. Seosta, joka sisälsi 0,5 g revittyä kirurgista puuvillaa 200 ml:ssa vettä, sekoitettiin Waring-sekoittimessa 45 minuuttia tai kunnes saatiin lähes homogeeninen suspensio. Sitten lisättiin 100 ml esimerkissä 4 A esitettyä hydroksyyliapatiitin homogeenista vesisuspensiota ja sekoittamista jatkettiin vielä 15 minuuttia. Muodostunut suspensio suodatettiin, suodoskakku kuivattiin ja sintrattiin esimerkissä 2 esitetyllä tavalla. Keraaminen tuote pysyi ehjänä ja oli näkyvästi huokoinen.C. A mixture of 0.5 g of shredded surgical cotton in 200 ml of water was stirred in a Waring mixer for 45 minutes or until a nearly homogeneous suspension was obtained. Then, 100 ml of the homogeneous aqueous suspension of hydroxylapatite shown in Example 4A was added and stirring was continued for another 15 minutes. The resulting suspension was filtered, the filter cake was dried and sintered as described in Example 2. The ceramic product remained intact and was visibly porous.

Esimerkki 5 A. Seosta, joka sisälsi 5 g kollageenia (härän akillesjännettä) 300 millilitrassa vettä, sekoitettiin Waring-sekoittimessa 5 minuuttia. Kollageeni imi itseensä suuria määriä vettä muodostaen paksun geeliraäisen massan. Pieni määrä hienojakoista kollageenia (20 - 30 mg) jäi suspensioon.Example 5 A. A mixture containing 5 g of collagen (bovine Achilles tendon) in 300 ml of water was stirred in a Waring mixer for 5 minutes. Collagen absorbed large amounts of water to form a thick gel-granular mass. A small amount of finely divided collagen (20-30 mg) remained in the suspension.

B. Hienojakoisen kollageenin suspensio (250 ml) dekantoitiin ja sekoitettiin Waring-sekoittimessa 5 minuutin aikana 100 ml:n kanssa esimerkissä 4 A esitettyä hydroksyyliapatiitin homogeenista vesisuspensiota. Muodostunut seos suodatettiin ja suodatinkakku kuivattiin ja sintrattiin esimerkin 2 mukaisesti. Muodostunut keraaminen tuote oli ehjä ja lähes huokoseton.B. A suspension of finely divided collagen (250 ml) was decanted and mixed in a Waring mixer for 5 minutes with 100 ml of the homogeneous aqueous suspension of hydroxylapatite shown in Example 4A. The resulting mixture was filtered and the filter cake was dried and sintered according to Example 2. The ceramic product formed was intact and almost non-porous.

Il 21 64131 C. Noin 20 % paksusta geelimäisestä kollageenista sekoitettiin Waring-sekoittimessa 6 minuutin aikana 150 ml:n kanssa esimerkissä 4 A esitettyä hydroksyyliapatiitin homogeenista vesisuspensiota. Muodostunut seos suodatettiin ja suodatinkakku kuivattiin ja sintrattiin esimerkin 2 mukaisesti. Suodatinkakku pysyi ehyenä ennen sintrausta ja sen mekaaninen lujuus oli verrattain hyvä. Sint-rauksessa saatu keraaminen tuote oli kova, luja ja näkyvästi huokoinen.Il 21 64131 C. About 20% of the thick gel-like collagen was mixed in a Waring mixer for 6 minutes with 150 ml of the homogeneous aqueous suspension of hydroxylapatite shown in Example 4A. The resulting mixture was filtered and the filter cake was dried and sintered according to Example 2. The filter cake remained intact prior to sintering and had relatively good mechanical strength. The ceramic product obtained in sintering was hard, strong and visibly porous.

Esimerkki 6Example 6

Esimerkin 2 mukaan valmistetun keraamisen tuotteen näytteiden annettiin olla natriumfluoridin 1-%:isessa vesiliuoksessa 12 tuntia. Nämä materiaalit yhdessä käsittelemättömän keraamisen materiaalin ja luonnollisen hampaan kanssa altistettiin sitten 10-pro-senttisen maitohapon vaikutukselle. Kolmen vuorokauden jälkeen fluo-ridilla käsitellyssä keraamisessa tuotteessa oli havaittavissa huomattavasti vähemmän maitohapon vaikutusta kuin käsittelemättömässä keraamisessa tuotteessa tai luonnollisessa hammaskiilteessä. Jos keraamisen tuotteen annettiin olla 1-%:isessa natriumfluoridin vesiliuoksessa 3 vuorokautta, ei siinä havaittu lainkaan maitohapon vaikutusta. 3 vuorokauden jälkeen ja 1 kuukauden kuluttua se oli vain hieman syöpynyt, kun taas käsittelemättömät näytteet olivat vahvasti syöpyneitä.Samples of the ceramic product prepared according to Example 2 were allowed to remain in a 1% aqueous solution of sodium fluoride for 12 hours. These materials, together with the untreated ceramic material and the natural tooth, were then exposed to 10% lactic acid. After three days, the effect of lactic acid was significantly less in the fluoride-treated ceramic product than in the untreated ceramic product or natural tooth enamel. If the ceramic product was allowed to stand in a 1% aqueous solution of sodium fluoride for 3 days, no effect of lactic acid was observed. After 3 days and 1 month, it was only slightly corroded, whereas the untreated samples were strongly corroded.

Esimerkki 7Example 7

Seurattiin esimerkissä 2 esitettyä menettelyä paitsi, että käytettiin puolet siinä esiintyneistä ainemääristä, jolloin saostui noin 50 g hydroksyyliapatiittia vesiliuoksesta. Linkoamisen jälkeen mineraaliliete suspendoitiin veteen 500 millilitran kokonaistilavuudeksi. Suspensio jaettiin kymmeneen yhtä suureen osaan, joista jokainen laimennettiin 50 millilitralla vettä ja käsiteltiin ammo-niumfluoridilla seuraavasti: näytteisiin 1, 2, 3, 4 ja 5 lisättiin vastaavasti 0, 0,1, 0,5, 1,0 ja 2,0 ml ammoniumfluoridin vesiliuosta, joka sisälsi 0,00085 g F /ml. Näytteet 6, 7 ja 8 käsiteltiin vastaavasti 0,5, 1,0 ja 10,0 millilitralla ammoniumfluoridin vesi-liuosta, joka sisälsi 0,0085 g F /ml. Näytteisiin 9 ja 10 lisättiin vastaavasti 2,0 ja 4,0 ml ammoniumfluoridin vesiliuosta, joka sisälsi 0,045 g F /ml. Suspensioita ravisteltiin sitten pyörivässä ravis-tuslaitteessa 1,5 tuntia ja suodatettiin sitten. Suodatinkakkuja 22 641 31 puristettiin 15 minuuttia kumilevyn avulla, kuivattiin 2 vuorokautta 95°C:ssa ja kuumennettiin sitten sähköuunissa 1200°C:n lämpötilaan. Muodostuneet keraamiset kappaleet jauhettiin hienoksi pulveriksi ja seulottiin mesh-luvun 325 omaavan seulan lävitse. 80 mg jokaista jauhenäytettä sekoitettiin 80 ml:n kanssa pH-arvon 4,1 o-maavaa natriumlaktaatti-puskuriliuosta (0,4-m) 23°C:ssa ja seoksia ravisteltiin Burrel'in nivelvaikutusravistuslaitteessa. Jokaisesta näyteseoksesta poistettiin 2, 9, 25 ja 40 minuutin sekoittamisen jälkeen 3 ml:n näyte, joka suodatettiin välittömästi liukenemattoman aineen poistamiseksi ja liuenneen keraamisen aineen määrä määritettiin kolorimetrisella analyysillä. Tulokset on annettu taulukossa A. Vertailua varten näytteen 1 sintratun osan annettiin olla 4 vuorokautta 1 ml:ssa 5-prosenttista natriumfluoridia. Kiinteät aineet poistettiin, pestiin perusteellisesti vedellä, kuivattiin ja niille suoritettiin sitten edellä mainittu liuotusanalyysi näytteen 1 A mukaisesti. Edellä esitetyt koeolosuhteet eivät vastaa in vivo olosuhteita. Olosuhteet on valittu sellaisiksi, että näyte liukenee kohtuullisessa ajassa fluoridi-ionipitoisuuden suhteellisen vaikutuksen tarkkaa arviointia varten. Täten keraamisen hydrok-syyliapatiitin in vivo liukenemisnopeuksien oletetaan olevan huomattavasti vähäisempiä kuin edellä havaitut nopeudet voimakkaassa lak-taattipuskurissa.The procedure of Example 2 was followed except that half of the amounts present were used to precipitate about 50 g of hydroxylapatite from aqueous solution. After centrifugation, the mineral slurry was suspended in water to a total volume of 500 ml. The suspension was divided into ten equal portions, each diluted with 50 ml of water and treated with ammonium fluoride as follows: to samples 1, 2, 3, 4 and 5 were added 0, 0.1, 0.5, 1.0 and 2.0 ml, respectively. aqueous ammonium fluoride solution containing 0.00085 g F / ml. Samples 6, 7 and 8 were treated with 0.5, 1.0 and 10.0 ml of aqueous ammonium fluoride solution containing 0.0085 g F / ml, respectively. To Samples 9 and 10, 2.0 and 4.0 ml of aqueous ammonium fluoride solution containing 0.045 g F / ml were added, respectively. The suspensions were then shaken on a rotary shaker for 1.5 hours and then filtered. The filter cakes 22,641 31 were pressed for 15 minutes with a rubber plate, dried for 2 days at 95 ° C and then heated in an electric oven to 1200 ° C. The resulting ceramic bodies were ground to a fine powder and sieved through a 325 mesh screen. 80 mg of each powder sample was mixed with 80 ml of pH 4.1 sodium lactate buffer solution (0.4 m) at 23 ° C and the mixtures were shaken on a Burrel joint shaker. After stirring for 2, 9, 25 and 40 minutes, a 3 ml sample was removed from each sample mixture, which was immediately filtered to remove insoluble matter, and the amount of dissolved ceramic was determined by colorimetric analysis. The results are given in Table A. For comparison, the sintered portion of Sample 1 was allowed to stand for 4 days in 1 ml of 5% sodium fluoride. The solids were removed, washed thoroughly with water, dried and then subjected to the above-mentioned dissolution analysis according to Sample 1A. The experimental conditions described above do not correspond to in vivo conditions. The conditions have been chosen so that the sample dissolves within a reasonable time for an accurate assessment of the relative effect of the fluoride ion content. Thus, the in vivo dissolution rates of ceramic hydroxylapatite are expected to be significantly lower than the rates observed above in strong lactate buffer.

Taulukko ATable A

Fluorisoidun keraamisen hydraksyyliapatiitin suhteelliset liukenemis-nopeudet Näyte Fluorisidipitoisuus (ppn) Liuennut % n:o 1 -i sätty_havaittu 2 min_9 min_25 min_40 min 1 0 - 9,2 18,5 32,0 39,7 2 17 19 9,2 18,8 29,3 39,0 3 85 190a 8,9 17,6 30,0 38,3 4 170 190 10,3 18,3 30,5 37,5 5 340 216 9,9 18,1 29,7 35,2 6 850 226 8,8 17,1 27,7 33,0 7 1700 470 7,9 18,1 25,7 29,8 8 17000 1460 6,7 12,1 19,7 23,3 9 18000 1700 6,3 11,5 19,7 23,3 10 36000 2307 5,9 11,3 17,6 21,0 1 A - 3,7 7,1 13,7 18,7 a ilmeisesti virheellinen analyysiRelative dissolution rates of fluorinated ceramic hydroxylapatite Sample Fluoride content (ppn) Dissolved% No. 1 -i set_detected 2 min_9 min_25 min_40 min 1 0 - 9.2 18.5 32.0 39.7 2 17 19 9.2 18.8 29.3 39.0 3 85 190a 8.9 17.6 30.0 38.3 4 170 190 10.3 18.3 30.5 37.5 5 340 216 9.9 18.1 29.7 35, 2 6 850 226 8.8 17.1 27.7 33.0 7 1700 470 7.9 18.1 25.7 29.8 8 17000 1460 6.7 12.1 19.7 23.3 9 18000 1700 6 .3 11.5 19.7 23.3 10 36000 2307 5.9 11.3 17.6 21.0 1 A - 3.7 7.1 13.7 18.7 a apparently incorrect analysis

IIII

23 641 3123 641 31

Esimerkki 8Example 8

Suuria kappaleita kuivatusta suodatinkakusta paksuudeltaan noin 3-4 mm valmistettuna esimerkin 2 mukaisesti ja suhteen Ca/P ollessa 1,64 - 1,66 uurrettiin ja murrettiin noin 14-15 mm:n pituisiksi ja 7 - 8 mm:n levyisiksi suorakulmaisiksi levyiksi, joiden toiseen päähän porattiin pieni reikä. Tuhat tällaista levyä sintrat-tiin sitten esimerkin 2 mukaisesti ja kiilloitettiin erittäin kiiltäviksi. Muodostuneiden keraamisten kappaleiden tiheys oli 3,12 -3,14 ja ne olivat suorakulmaisia noin 10 - 11 mm pitkiä, 4-5 mm leveitä ja 2 - 3 mm paksuja kappaleita ja niiden toisessa päässä oli reikä, jonka lävitse pantiin metallilanka. Levyjä, jotka täten voitiin sijoittaa haluttuun syvyyteen koeputkessa, käytettiin koe-pintoina hammasruostetta estävien aineiden kokeilussa.Large pieces of dried filter cake about 3-4 mm thick prepared according to Example 2 and having a Ca / P ratio of 1.64 to 1.66 were grooved and broken into rectangular sheets about 14-15 mm long and 7-8 mm wide, having a small hole was drilled at one end. One thousand such plates were then sintered according to Example 2 and polished to a high gloss. The ceramic pieces formed had a density of 3.12 to 3.14 and were rectangular pieces about 10 to 11 mm long, 4 to 5 mm wide and 2 to 3 mm thick, and had a hole at one end through which a metal wire was inserted. The plates, which could thus be placed to the desired depth in the test tube, were used as test surfaces in the experiment of anti-rust agents.

Esimerkki 9Example 9

Liuos, joka sisälsi 0,24 moolia diammoniumvetyfosfaattia 600 millilitrassa tislattua vettä, säädettiin pH-arvoon 11,4 lisäämällä 340 ml väkevää ammoniakkia ja sitten lisättiin tislattua vettä, kunnes lopullinen tilavuus oli 1280 ml. Tämä liuos lisättiin tipoittaan 30 minuutin aikana voimakkaasti sekoitettuun liuokseen, joka sisälsi 0,4 moolia kalsiumnitraattia 360 millilitrassa tislattua vettä ja jonka pH oli etukäteen säädetty arvoon 11 väkevällä ammoniakilla ja laimennettu 720 ml:n tilavuuteen tislatulla vedellä. Muodostunutta suspensiota sekoitettiin keittämättä, ja siitä otettiin aika-ajoin 250 ml näytteitä, joista tuotteet erotettiin, pestiin ja kuivattiin, kuten esimerkissä 2 on esitetty. Kaikkia näytteitä kuumennettiin sitten tunnin ajan 1100°C:ssa ja muodostuneiden keraamisten tuotteiden koostumukset määritettiin röntgen-diffraktion avulla. Tulokset on annettu taulukossa B.A solution of 0.24 moles of diammonium hydrogen phosphate in 600 ml of distilled water was adjusted to pH 11.4 by adding 340 ml of concentrated ammonia and then distilled water was added until the final volume was 1280 ml. This solution was added dropwise over 30 minutes to a vigorously stirred solution of 0.4 moles of calcium nitrate in 360 ml of distilled water, the pH of which had been previously adjusted to 11 with concentrated ammonia and diluted to a volume of 720 ml with distilled water. The resulting suspension was stirred uncooked and periodically taken as 250 ml samples, from which the products were separated, washed and dried as described in Example 2. All samples were then heated for one hour at 1100 ° C and the compositions of the formed ceramic products were determined by X-ray diffraction. The results are given in Table B.

24 641 3124 641 31

Taulukko BTable B

Rcntgen-diffraktiossa Näyte Sekoitus- Seisonta-aika Alkuaineanalyysi havaitut faasit n:o aika ennen eristä- % Ca % P % Ca/p Hydroksyyli- Whitlok- _ _ mistä_ _ apatiitti % tiitti % 1 5 min - 36,6 18,2 1,55 17 83 2 45 min - - 21 79 3 2 h - 36,6 18,0 1,57 39 61 4 4,5 h - - 98 2a 5 7 h - 37,0 17,0 1,68 98 2a 6 7 h 17 h 37,2 17,0 1,69 100 0 7 24 h - 37,4 17,1 1,69 100 0 8 48 h - 37,4 16,8 1,72 100 0 a näitä arvoja rajoittaa röntgen-di f fraktionatrin erotuskyky (minimipitoisuus 2 - 3 %), ja tulos on siten epävarmaIn X-ray diffraction Sample Mixing-Standing time Elemental analysis observed phases No. time before isolation-% Ca% P% Ca / p Hydroxyl- Whitlok- _ _ from_ _ apatite% titite% 1 5 min - 36.6 18.2 1 .55 17 83 2 45 min - - 21 79 3 2 h - 36.6 18.0 1.57 39 61 4 4.5 h - - 98 2a 5 7 h - 37.0 17.0 1.68 98 2a 6 7 h 17 h 37.2 17.0 1.69 100 0 7 24 h - 37.4 17.1 1.69 100 0 8 48 h - 37.4 16.8 1.72 100 0 these values are limited X-ray di f fractionatri resolution (minimum concentration 2 to 3%) and the result is therefore uncertain

Esimerkki 10 A. Seurattiin esimerkissä 2 esitettyä menettelyä paitsi, että käytettiin 0,3 moolia kalsiumnitraattia ja 0,2 moolia diammonium-vetyfosfaattia, jolloin saatiin kovaa, haurasta, huokoista tuotetta, jonka alkuaineanalyysi oli seuraava: Ca = 38,85 %, P = 19,77 %,Example 10 A. The procedure of Example 2 was followed except that 0.3 moles of calcium nitrate and 0.2 moles of diammonium hydrogen phosphate were used to give a hard, brittle, porous product having the following Elemental analysis: Ca = 38.85%, P = 19.77%,

Ca/P = 1,52. Tätä materiaalia kuumennettiin 1 tunti 1200°C:ssa, jolloin saatiin luja, kova, huokoseton, valkoinen, osittain läpinäkymätön keraaminen materiaali, joka sisälsi noin 40 % hydroksyyliapa-tiittia ja 60 % whitloktiittia röntgen-diffraktion avulla havaittuna.Ca / P = 1.52. This material was heated at 1200 ° C for 1 hour to give a strong, hard, non-porous, white, partially opaque ceramic material containing about 40% hydroxylapatite and 60% whitlocyte as detected by X-ray diffraction.

B. Suoritettaessa edellä mainittu reaktio lisäten lähtöaineet käänteisessä järjestyksessä saatiin tuote, joka sisälsi noin 40 % hydroksyyliapatiittia ja 60 % whitloktiittia ja jossa suhde Ca/Poli 1,52 ja jonka tiheys oli 2,982.B. Carrying out the above reaction by adding the starting materials in reverse order, a product was obtained which contained about 40% hydroxylapatite and 60% whitlocyte and had a Ca / Poly ratio of 1.52 and a density of 2.982.

Esimerkki 11Example 11

Liuosta, joka sisälsi 0,0625 moolia diammoniumvetyfosfaattia 150 millilitrassa tislattua vettä, käsiteltiin 95 millilitralla väkevää ammoniakkia ja tislattua vettä lisättiin, kunnes lopputilavuus oli 320 ml. Tämä liuos lisättiin tipoittain 30 minuutin aikana voimakkaasti sekoitettuun liuokseen, joka sisälsi 0,1 moolia kalsium-nitraattia ja 2,5 ml väkevää ammoniakkia 180 ml:ssa tislattua vettä.A solution of 0.0625 moles of diammonium hydrogen phosphate in 150 ml of distilled water was treated with 95 ml of concentrated ammonia and distilled water was added until the final volume was 320 ml. This solution was added dropwise over 30 minutes to a vigorously stirred solution of 0.1 mol of calcium nitrate and 2.5 ml of concentrated ammonia in 180 ml of distilled water.

li 25 641 31li 25 641 31

Muodostunutta suspensiota sekoitettiin 5 minuuttia, jäähdytettiin jäillä 45 minuuttia ja suspendoituneet, kiinteät aineet erotettiin, pestiin ja kuivattiin kuten esimerkissä 2, jolloin saatiin kova, hauras, huokoinen, valkoinen kiinteä aine, jonka alkuaineanalyysi oli seuraava: Ca = 35,4 %, P = 18,59 %, Ca/P = 1,46. Tätä materiaalia kuumennettiin 1 tunti 1350°C:ssa, jolloin saatiin luja, kova, huokoseton, hieman läpinäkymätön keraaminen tuote, joka sisälsi noin 14 % hydroksyyliapatiittia ja 86 % whitloktiittia todettuna röntgen-diffraktion avulla.The resulting suspension was stirred for 5 minutes, cooled on ice for 45 minutes and the suspended solids separated, washed and dried as in Example 2 to give a hard, brittle, porous, white solid having the following Elemental Analysis: Ca = 35.4%, P = 18.59%, Ca / P = 1.46. This material was heated at 1350 ° C for 1 hour to give a strong, hard, non-porous, slightly opaque ceramic product containing about 14% hydroxylapatite and 86% whitlocyte as detected by X-ray diffraction.

Esimerkkien 1-11 tuotteet vastaavat tämän keksinnön mukaisesti valmistettuja esineitä ja niiden fysikaaliset ominaisuudet on esitetty edellä.The products of Examples 1-11 correspond to articles made in accordance with this invention and their physical properties are set forth above.

Esimerkkien 1, 2, 3, 5 B ja 6 - 8 mukaan valmistetut tuotteet ovat kovia, lujia, tiiviitä, valkoisia, läpinäkyviä keraamisia kappaleita, jotka sisältävät pääasiassa puhdasta, huokosetonta, isotrooppista polykiteistä hydroksyyliapatiittia ja joiden puristus- 2 lujuus on noin 2500 - 9000 kp/cm , vetolujuus noin 210 - 2100 kp/ cm^, lineaarinen lämpölaajenemiskerroin noin 10 - 12 ppm/°C, Knoop- 5 2 kovuus noin 470 - 500 ja kimmomoduli noin 4,2 x 10 kp/cm ja jolle on tunnusomaista lohkeaminen pitkin tasaisia, käyriä pintoja sekä kahtaistaittumisen puuttuminen polaroidussa valossa.The products made according to Examples 1, 2, 3, 5 B and 6 to 8 are hard, strong, dense, white, transparent ceramic bodies containing mainly pure, non-porous, isotropic polycrystalline hydroxylapatite and having a compressive strength of about 2500 to 9000 kp / cm, tensile strength about 210 to 2100 kp / cm 2, linear coefficient of thermal expansion about 10 to 12 ppm / ° C, Knoop hardness about 470 to 500 and modulus of elasticity about 4.2 x 10 kp / cm and characterized by cleavage along flat, curved surfaces and the absence of birefringence in polarized light.

Esimerkkien 4 ja 5 c mukaan valmistettuihin tuotteisiin, vaikkakin ne sisältävät samaa materiaalia kuin esimerkeissä 1, 2, 3, 5 B ja 6 - 8 valmistetut, on muodostunut aukkoja ja huokosia, joiden lukumäärä ja koko vaihtelevat. On selvää, että huokoset muuttavat aineen fysikaalisia ominaisuuksia, esimerkiksi alentamalla puristuslujuutta, vetolujuutta, kimmoisuutta ja kovuutta.The products prepared according to Examples 4 and 5c, although containing the same material as those prepared in Examples 1, 2, 3, 5B and 6-8, have formed openings and pores of varying number and size. It is clear that the pores alter the physical properties of the substance, for example by lowering the compressive strength, tensile strength, elasticity and hardness.

Keksinnön mukaisesti valmistetun hydroksyyliapatiitin uuden keraamisen muodon yhteensopivuus elävän kudoksen kanssa todettiin istutetutkimusten avulla, jolloin havaittiin, että esimerkin 1 mukaan valmistettuja keraamisia kappaleita istutettaessa intraperito-neaalisesti rottiin tai subkutaanisesti kaniinien selkään tulehdus-tai ei syntynyt eikä resorptiota ollut havaittavissa 28 vuorokauden jälkeen.The compatibility of the novel ceramic form of hydroxylapatite according to the invention with living tissue was established by implantation studies, which showed that when the ceramic bodies prepared according to Example 1 were implanted intraperitoneally in rats or subcutaneously in rabbits, no inflammation or resorption was observed after 28 days.

Keraamista hydroksyyliapatiittia olevia pellettejä valmistettuina esimerkissä 3 esitetyllä tavalla istutettiin kirurgisesti koirien reisiluihin. Istutteita seurattiin in vivo aika ajoin röntgentutkimuksella. Vastaavasti yhden kuukauden ja kuuden kuukauden 26 64131 kuluttua eläimet surmattiin ja implantoituja esineitä sisältävät reidet poistettiin. Reisiluusta leikattiin näytteet implantaatio-kohdilta ja tutkittiin ne sekä optisen että keilaavan elektronimikroskoopin avulla. Sekä kuukauden että kuuden kuukauden implantaa-teille oli ominaista normaali tervehtyminen, luja uuden luun kiinnittyminen implantaatin pintaan ilman välissä olevia kuitumaisia kudoksia, ilman merkkejä tulehduksista tai vieraan kappaleen hylkimisestä eikä implantoidun materiaalin resorptiota havaittu.Ceramic hydroxylapatite pellets prepared as described in Example 3 were surgically implanted in the femurs of dogs. The implants were monitored in vivo from time to time by X-ray examination. After one month and six months, respectively, 26 64131 animals were sacrificed and thighs containing implanted objects were removed. Samples were excised from the femur sites at the implantation sites and examined using both optical and scanning electron microscopy. Both the one-month and six-month implants were characterized by normal healing, strong adherence of new bone to the implant surface without intervening fibrous tissues, no signs of inflammation or foreign body rejection, and no resorption of the implanted material was observed.

lili

Claims (9)

1. Förfarande för framställning av ett polykristallint, sintrat, keramiskt material i makroform genom omsättning av kalcium- och fos-fatjoner i ett vattenhaltigt medium vid ett pH av ca 10 - 12 för bildande av en gelatinös fällning av kalciumfosfat med ett molför-hällande mellan kalcium och fosfor mellan det ungefärliga molförhällandet mellan kalcium och fosfor i hydroxylapatit och whitloktit och genom separering av fällningen frän lösningen, känne- t e c k n a t därav, att nämnda kohesiva, gelatinösa fällning upphettas tili en temperatur av minst 1 000°C, men under den tempe-ratur vid vilken märkbar sönderfallning av hydroxylapatit sker, och att denna temperatur upprätthälls tillräckligt länge för ästadkom-mande av sintring och väsentligen maximal komprimering i den bilda-de produkten, och nämnda fällning, da man önskar producera en porös keramisk produkt, tillsätts 5-25 vikt-% organiskt bindemedel, som avdunstar under upphettningsbehandlingen, och fällningen, da man önskar inkludera fluorid i den erhällna produkten, tillsätts fluorid-joner innan den separeras frän lösningen eller den framställda sint-rade keramiska produkten fär stä i en ca 0,5 - 5 %:ig vattenhaltig lösning av natriumfluorid frän cirka 12 timmar tili 5 dygn.A process for preparing a polycrystalline, sintered, macroformed ceramic material by reacting calcium and phosphate ions in an aqueous medium at a pH of about 10-12 to form a gelatinous precipitate of calcium phosphate with a molar ratio between calcium and phosphorus between the approximate molar ratio of calcium to phosphorus in hydroxylapatite and whitloctite and, by separating the precipitate from the solution, characterized in that said cohesive, gelatinous precipitate is heated to a temperature of at least 1000 ° C, but below the temperature. temperature at which appreciable decomposition of hydroxylapatite occurs, and this temperature is maintained long enough to achieve sintering and substantially maximum compression in the formed product, and said precipitate, when desired to produce a porous ceramic product, is added 5-25. wt% organic binder, which evaporates during the heating treatment, and the precipitate, when desired to include fluoride in the product obtained, fluoride ions are added before being separated from the solution or the synthesized sintered ceramic product is allowed to boil in an approximately 0.5-5% aqueous solution of sodium fluoride from about 12 hours to 5 days. 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att fällningen upphettas tili en temperatur av minst 1 050°C.Process according to Claim 1, characterized in that the precipitate is heated to a temperature of at least 1,050 ° C. 3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att förhällandet av de vid reaktionen använda reaktanterna väljs sä, att en fällning bildas, i vilken molförhällandet mellan kalcium och fosfor är väsentligen molförhällandet mellan kalcium och fosfor i hydroxylapatit.3. A process according to claim 1, characterized in that the ratio of the reactants used in the reaction is chosen such that a precipitate is formed in which the calcium to phosphorus mole ratio is essentially the calcium to phosphorus mole ratio in hydroxylapatite. 4. Förfarande enligt patentkravet 3, kännetecknat därav, att molförhällandet mellan kalcium och fosfor i fällningen är cirka 1,62 - 1,72, och att temperaturen hälls i omrädet upp tili cirka 1 250°C frän cirka 20 minuter till 3 timmar.4. A process according to claim 3, characterized in that the molar ratio of calcium to phosphorus in the precipitate is about 1.62 - 1.72, and that the temperature is poured in the range up to about 1,250 ° C from about 20 minutes to 3 hours. 5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat därav, att temperaturen hälls i omrädet av cirka 1 100 - 1 200°C cirka 0,5 - 1 timme.Process according to Claim 4, characterized in that the temperature is poured in the range of about 1 100 - 1200 ° C for about 0.5 - 1 hour. 6. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat därav, att en fällning bildas, i vilken molförhällandet mellan kalcium och fosfor är i omrädet av 1,44 - 1,60, företrä-6. A process according to claim 1 or 2, characterized in that a precipitate is formed in which the molar ratio of calcium to phosphorus is in the range of 1.44 to 1.60, preferably
FI752194A 1974-08-02 1975-07-31 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV POLYKRISTALLINT SINTRAT KERAMISKT MATERIAL FI64131C (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI792164A FI68216C (en) 1974-08-02 1979-07-10 OPALT ISOTROPISKT OCH POLYKRISTALLINT SINTRAT KERAMISKT MATERIAL OCH DETTA INNEHAOLLANDE PLOMBERINGSKOMPOSITION FOER TAENDER
FI792181A FI68217C (en) 1975-07-07 1979-07-11 STARKT ISOTROPT SINTRAT TVAOFASIGT KERAMISKT MATERIAL

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US49424074A 1974-08-02 1974-08-02
US49424074 1974-08-02
US59330375A 1975-07-07 1975-07-07
US59330375 1975-07-07

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI752194A FI752194A (en) 1976-02-03
FI64131B FI64131B (en) 1983-06-30
FI64131C true FI64131C (en) 1983-10-10

Family

ID=27051362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI752194A FI64131C (en) 1974-08-02 1975-07-31 FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV POLYKRISTALLINT SINTRAT KERAMISKT MATERIAL

Country Status (20)

Country Link
JP (1) JPS5941946B2 (en)
AR (1) AR210581A1 (en)
AT (1) AT370067B (en)
AU (1) AU500991B2 (en)
BR (1) BR7504887A (en)
CA (1) CA1096582A (en)
CH (2) CH618951A5 (en)
DE (1) DE2534504A1 (en)
DK (1) DK347975A (en)
FI (1) FI64131C (en)
FR (1) FR2283104A1 (en)
GB (1) GB1522182A (en)
IE (1) IE42442B1 (en)
IL (1) IL47794A (en)
IT (1) IT1044406B (en)
LU (1) LU73132A1 (en)
NL (1) NL182859C (en)
NO (1) NO138802C (en)
NZ (1) NZ178266A (en)
SE (3) SE426386B (en)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2620907C3 (en) * 1976-05-12 1984-09-20 Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt Anchoring for highly stressed endoprostheses
NL7704659A (en) * 1976-05-12 1977-11-15 Battelle Institut E V BONE REPLACEMENT, BONE JOINT, OR PROSTHESIS ANCHORING MATERIAL.
US4075092A (en) * 1976-08-10 1978-02-21 Research Corporation High surface area permeable material
CH608957A5 (en) * 1977-02-25 1979-02-15 Leuthard Paul E
US4195366A (en) * 1977-12-23 1980-04-01 Sterling Drug Inc. Whitlockite ceramic
JPS54147940A (en) * 1978-05-09 1979-11-19 Sakurai Seiya Method for supplying trace nutritious elements to food * controlling oxidation and genera bacteria by basic pentacalcium triiphosphate
JPS5550349A (en) * 1978-10-09 1980-04-12 Kureha Chemical Ind Co Ltd Dental compound material
FR2460657A1 (en) * 1979-07-12 1981-01-30 Anvar BIODEGRADABLE IMPLANT FOR USE AS A BONE PROSTHESIS PIECE
JPS5645814A (en) * 1979-09-25 1981-04-25 Kureha Chem Ind Co Ltd Hydroxyapatite, its ceramic material and its manufacture
FR2478650A1 (en) * 1980-03-24 1981-09-25 Commissariat Energie Atomique CEMENT FOR USE IN FIXING BONE PROSTHESES
FR2485504A1 (en) * 1980-06-30 1981-12-31 Centre Nat Rech Scient Sintered fluoro:apatite for bone prostheses - made with porous structure free from foreign phases
FR2527779B1 (en) * 1982-05-25 1985-05-31 Commissariat Energie Atomique BONE TISSUE SIMULATOR MATERIAL, PREPARATION METHOD THEREOF AND USES THEREOF
CA1247960A (en) 1983-03-24 1989-01-03 Hideki Aoki Transcutaneously implantable element
DE3424777C2 (en) * 1983-07-08 1995-08-03 Kyushu Refractories Artificial dental materials
NL8402158A (en) * 1983-07-09 1985-02-01 Sumitomo Cement Co POROUS CERAMIC MATERIAL AND METHOD FOR THE PREPARATION THEREOF.
FR2577142B1 (en) * 1985-02-13 1987-03-06 Commissariat Energie Atomique BONE IMPLANT IN CARBON FIBER REINFORCED EPOXIDE RESIN AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
JPH0624964B2 (en) * 1985-09-23 1994-04-06 東燃株式会社 Calcium phosphate-based hydroxyapatite and method for producing the same
DE3609432A1 (en) * 1986-03-20 1987-09-24 Kerstin Koerber Sinterable dental impression compounds and their use
JPH0720486B2 (en) * 1986-10-30 1995-03-08 京セラ株式会社 Calcium phosphate-based bioprosthetic material and method for producing the same
US4861733A (en) * 1987-02-13 1989-08-29 Interpore International Calcium phosphate bone substitute materials
JP2608721B2 (en) * 1987-05-12 1997-05-14 旭光学工業株式会社 Method for producing calcium phosphate-based material
ES2034510T5 (en) * 1988-06-21 2003-01-16 Rauter Vita Zahnfabrik DISPERSED CERAMIC MASS.
ATE96332T1 (en) * 1989-07-22 1993-11-15 Johannes Friedrich Prof Osborn OSTEOTROPICAL IMPLANT MATERIAL.
DE3935060C2 (en) * 1989-10-20 1996-05-30 Herbst Bremer Goldschlaegerei Process for the production of a ceramic material for the dental field and its use
DE4302072A1 (en) * 1993-01-26 1994-07-28 Herbst Bremer Goldschlaegerei Ceramic material for dental fillings and / or dental prostheses and method for producing the same
GB9310194D0 (en) * 1993-05-18 1993-06-30 Millenium Bioligix Inc Assessment of osteoclast activity
DE10027946A1 (en) * 2000-06-08 2001-12-13 Wolfgang Wiedemann Dental ceramic used in dentistry as filling material and tooth replacement is anisotropic and contains a large amount of hydroxylapatite
US20170087060A1 (en) * 2011-11-18 2017-03-30 Sofsera Corporation Tooth surface repairing material
CN114890816B (en) * 2022-04-20 2023-04-25 广东欧文莱陶瓷有限公司 Ceramic tile with tree leaf surface and preparation method thereof
CN115651634A (en) * 2022-10-24 2023-01-31 大连工业大学 Perovskite quantum dot/hydroxyapatite composite luminescent material with high thermal stability and preparation method and application thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR618953A (en) 1927-03-24
US2508816A (en) * 1947-01-25 1950-05-23 Ment Jack De Prosthetic tooth composition
US3609867A (en) 1969-03-10 1971-10-05 Research Corp Plastic bone composition
US3787900A (en) * 1971-06-09 1974-01-29 Univ Iowa State Res Found Artificial bone or tooth prosthesis material
ZA741576B (en) * 1973-04-02 1975-02-26 Lee Pharmaceuticals Dental adhesive composition
JPS5645814A (en) 1979-09-25 1981-04-25 Kureha Chem Ind Co Ltd Hydroxyapatite, its ceramic material and its manufacture
JPS58134992A (en) 1982-01-21 1983-08-11 Kitasato Inst:The Antibiotic substance am-2604-a and its preparation

Also Published As

Publication number Publication date
SE7508751L (en) 1976-02-03
DE2534504C2 (en) 1989-02-16
FI752194A (en) 1976-02-03
FI64131B (en) 1983-06-30
NL182859C (en) 1988-06-01
IE42442B1 (en) 1980-08-13
NO138802C (en) 1978-11-15
DK347975A (en) 1976-02-03
DE2534504A1 (en) 1976-02-19
AR210581A1 (en) 1977-08-31
SE426386B (en) 1983-01-17
CH618952A5 (en) 1980-08-29
NZ178266A (en) 1978-04-03
SE7804813L (en) 1978-04-26
FR2283104B1 (en) 1983-04-29
AU8358275A (en) 1977-02-03
JPS5140400A (en) 1976-04-05
NL7509243A (en) 1976-02-04
CA1096582A (en) 1981-03-03
CH618951A5 (en) 1980-08-29
IE42442L (en) 1976-02-02
AT370067B (en) 1983-02-25
JPS5941946B2 (en) 1984-10-11
IT1044406B (en) 1980-03-20
IL47794A (en) 1978-07-31
IL47794A0 (en) 1975-11-25
NO752712L (en) 1976-02-03
FR2283104A1 (en) 1976-03-26
ATA599475A (en) 1982-07-15
GB1522182A (en) 1978-08-23
NL182859B (en) 1988-01-04
AU500991B2 (en) 1979-06-07
LU73132A1 (en) 1976-07-01
NO138802B (en) 1978-08-07
SE425563B (en) 1982-10-11
BR7504887A (en) 1976-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI64131C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV POLYKRISTALLINT SINTRAT KERAMISKT MATERIAL
US4097935A (en) Hydroxylapatite ceramic
US4195366A (en) Whitlockite ceramic
JP4117803B2 (en) Low temperature calcium phosphate apatite and method for producing the same
US4548959A (en) Hydroxyapatite, ceramic material and process for preparing thereof
US4207306A (en) Process for producing polycrystalline ceramic oxides
JP2002535225A (en) Inorganic green body and method for its production and use
JPS62295666A (en) Continuous two-dimensional porous implant material and its production
EP0389629A1 (en) Medical and dental curable material
TW202112404A (en) Collagen matrix or granulate blend of bone substitute material
Okazaki et al. Mechanical and biological properties of apatite composite resins
FI68216B (en) OPALT ISOTROPISKT OCH POLYKRISTALLINT SINTRAT KERAMISKT MATERIAL OCH DETTA INNEHAOLLANDE PLOMBERINGSKOMPOSITION FOER TAENDER
JP2576404B2 (en) Bone defect, bone void and bone resorbing part manufacturing method
FI68217B (en) STARKT ISOTROPT SINTRAT TVAOFASIGT KERAMISKT MATERIAL
JPS58121205A (en) China material
JPH0575427B2 (en)
JPS6365627B2 (en)
JPH01301543A (en) Curable composition
JP2544075B2 (en) Method for producing cured body for medical and dental treatment
JP3262233B2 (en) Method for producing calcium phosphate
KR810002116B1 (en) Dental and surgical implant material composition containing novel polycrystalline sintered ceramic
KR790001808B1 (en) Hydroxylapatite ceramic
KR810002117B1 (en) Dental restorative composition containing novel polycrystalline sintered ceramic
KR810002115B1 (en) Dental and surgical implant material composition containing novel polycrystalline sintered ceramic
JP2003062061A (en) Implant material for living body and method for producing it

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: STERLING DRUG INC