JP2002335947A - 生体制御方法とその材料、タンパク等の選択吸着方法とその材料、セメント材料、及び生体材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体細胞や組織の増殖、活性、培養、抗
菌等、医歯学、生化学的用途、タンパク質の吸着、骨補
填用、歯科用等のインプラント材料、セメント材料等の
生体制御方法とその材料を提供する。 【解決手段】 セラミックスを分極処理してなるセラ
ミックス表面のＮ面側又はＰ面側において、細胞、バク
テリア、ウイルス、菌類等の生体を、増殖、減退、活性
化又は不活性化、タンパク等の選択吸着材料、骨補填
用、歯科用等のインプラント材料、セメント材料等の制
御をする生体制御方法とその材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分極してなるセラ
ミックス（粉体、繊維などを含む）に関し、細胞、バク
テリア等の生体を増殖、減退、活性化又は不活性化等の
制御をすることを特徴とする生体制御方法とその材料に
関する。また、本発明は、分極処理したセラミックス表
面の吸着特性の違いを利用してタンパク等の選択吸着を
行うタンパク等の選択吸着方法とその材料に関する。ま
た、本発明は、分極処理してなるセラミックスの粉体か
らなる骨補填用、歯科用等のセメント材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】分極処理してなる生体親和性のセラミッ
クスに関しては、特開平１０−３２４５８４号公報に記
載のように、無機材料として歯骨の補強、又は歯骨の代
替としての歯骨材に適用して、骨類似結晶の成長速度を
促進することは、発明者等によって既に提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、更にその利
用分野を、生体細胞や組織の増殖、活性化、培養、抗菌
等のように、医歯学、生化学的用途に広げる生体制御方
法とその材料、タンパク等の選択吸着方法とその材料、
骨補填用、歯科用等のセメント材料等を提供するもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載の通り、セラミックスを分極処理してなるセラミック
ス表面のＮ面側又はＰ面側において細胞、バクテリア、
ウイルス、菌類等の生体を増殖、減退、活性化又は不活
性化等の制御をすることことからなる生体制御方法を提
供しようとするものである。また、本発明は、請求項１
に記載の生体制御方法において、セラミックスが、ヒド
ロキシアパタイトセラミックス、チタン酸バリウムセラ
ミックス、ストロンチウム水酸アパタイトセラミック
ス、カルシウム及びストロンチウム固溶水酸アパタイト
セラミックス、ニオブ酸リチウムセラミックス、ニオブ
酸ナトリウムセラミックス、ニオブ酸カリウムセラミッ
クス、リン酸カルシウムを含む種々のガラス及び結晶化
ガラス、種々の部分安定化及び安定化ジルコニアセラミ
ックス、イオン導電性アルミナ（いわゆるベータアルミ
ナ）セラミックス、鉛系圧電セラミックスのいずれか１
つ、又はいずれかの組合せからなる生体制御方法を提供
しようとするものである。

【０００５】また、本発明は、請求項１又は２に記載の
生体制御方法において、セラミックスが粉体、繊維又は
コーテイング膜からなる生体制御方法を提供しようとす
るものである。また、本発明は、セラミックス表面のＮ
面側又はＰ面側において細胞、バクテリア、ウイルス、
菌類等の生体を増殖、減退、活性化又は不活性化等の制
御をするべくセラミックスを分極処理してなる生体制御
材料を提供しようとするものである。また、本発明は、
請求項４に記載の生体制御材料において、セラミックス
が、ヒドロキシアパタイトセラミックス、チタン酸バリ
ウムセラミックス、ストロンチウム水酸アパタイトセラ
ミックス、カルシウム及びストロンチウム固溶水酸アパ
タイトセラミックス、ニオブ酸リチウムセラミックス、
ニオブ酸ナトリウムセラミックス、ニオブ酸カリウムセ
ラミックス、リン酸カルシウムを含む種々のガラス及び
結晶化ガラス、種々の部分安定化及び安定化ジルコニア
セラミックス、イオン導電性アルミナ（いわゆるベータ
アルミナ）セラミックス、鉛系圧電セラミックスのいず
れか、又はその組合せからなる生体制御材料を提供しよ
うとするものである。

【０００６】また、本発明は、請求項４又は５に記載の
生体制御材料において、セラミックスが粉体、繊維又は
コーテイング膜からなる生体制御材料を提供しようとす
るものである。セラミックスを分極処理してなるセラミ
ックス表面のＮ面側には、骨芽細胞が増殖し骨形成が迅
速に行われるため、分極処理してなるセラミックスの粉
体やセラミックスコーテイング膜を骨充填材や人工骨に
施すことにより、骨修復が迅速に行われることとなり、
また、チタン等の金属やポリマーの表面を生体親和性の
セラミックで被覆した整形外科や歯科用のインプラント
材を分極処理して用いることにより、同様に、分極処理
してなるセラミックス表面のＮ面側には、骨芽細胞が増
殖し骨形成が迅速に行われ修復機能が増大する。このよ
うに、本発明に係る分極処理してなるセラミックスの臨
床応用では、股関節や人工歯根のインプラント材とし
て、１週間程度の初期段階では、Ｎ面に骨成形が進み、
初期固定といって外科的に既存品にない大変重要な性質
を有することに注目が集まっていた反面、数週間から数
カ月以上の中、長期的な臨床応用では、Ｐ面にもＮ面に
劣らない骨成形が確認でき、これにより、本発明に係る
分極処理してなるセラミックスの臨床応用では、インプ
ラント材に限らず、それ以外にも、例えば、骨粗そう症
にも骨保持用として利用することができることが確認さ
れた。

【０００７】図１は、その原理図を示すもので、分極処
理してなるセラミックス表面のＮ面側又はＰ面側には、
生体内の細胞が骨形成無機イオン及びタンパクを引き連
れて吸着し、長期間の埋入により新骨が形成される。こ
の理由は現在のところ不明であり、細胞の遺伝子レベル
の性質によるのか、細胞の表面タンパクの性質によるの
か、細胞内の性質によるのか、或いは、他の理由による
のか等、現在鋭意研究中である。また、生体内におい
て、分極処理してなるセラミックス表面のＮ面又はＰ面
は、生体細胞や組織を誘導し、生体細胞、免疫細胞、リ
ンパ球が増殖し、細胞組織や神経細胞が活性化し、種々
の組織や細胞を再生、増殖することができる。従って、
従来のポリマーやガラス製の細胞培養器では材質の溶出
等の問題があったが、これに生体親和性のセラミックス
のコーテイング膜を施し、分極したものを用いることに
より、増殖促進効果の高い細胞及び組織培養器材とする
ことができる。

【０００８】また、分極処理してなるセラミックス表面
のＮ面又はＰ面は、バクテリア又はウイルスを誘導し、
増殖し、活性化することができるから、増殖促進効果の
高いバクテリア又はウイルスの培養器材とすることがで
きる。また、分極処理してなるセラミックス表面のＮ面
側又はＰ面側においては、バクテリア、ウイルス、菌類
等は、減退又は不活性化するから、また、菌類等の種類
によっては逆の挙動を示すものもあるから、分極処理し
てなるセラミックス表面のＰ面とＮ面を使い分けて、抗
菌食器や種々の抗菌器材を製作することができる。図２
は、抗菌性のモデルを示す図で、分極処理してなるセラ
ミックス表面のＰ面側においては、バクテリアと共に塩
素イオンが吸着し、塩素イオンによってバクテリアが死
滅して抗菌性を発揮する。

【０００９】また、本発明は、分極処理してなるセラミ
ックス上のＮ面、Ｏ面（すなわちＮ面とＰ面との中間の
中立面）、Ｐ面の吸着特性の違いを利用して薬剤、栄養
剤、タンパク等の選択吸着を行うことからなるタンパク
等の選択吸着方法を提供しようとするものである。ま
た、本発明は、分極処理したセラミックス表面のＮ面、
Ｏ面、Ｐ面の吸着特性の違いを利用して薬剤、栄養剤、
タンパク等の選択吸着を行うべくセラミックスを分極処
理してなるタンパク等の選択吸着材料を提供しようとす
るものである。

【００１０】また、本発明は、請求項８に記載の選択吸
着材料において、セラミックスが、ヒドロキシアパタイ
トセラミックス、チタン酸バリウムセラミックス、スト
ロンチウム水酸アパタイトセラミックス、カルシウム及
びストロンチウム固溶水酸アパタイトセラミックス、ニ
オブ酸リチウムセラミックス、ニオブ酸ナトリウムセラ
ミックス、ニオブ酸カリウムセラミックス、リン酸カル
シウムを含む種々のガラス及び結晶化ガラス、種々の部
分安定化及び安定化ジルコニアセラミックス、イオン導
電性アルミナ（いわゆるベータアルミナ）セラミック
ス、鉛系圧電セラミックスのいずれか１つ、又はその組
合せからなるタンパク等の選択吸着材料を提供しようと
するものである。

【００１１】分極処理してなるセラミックスの表面に
は、Ｎ面とＰ面とその中間（境界）の極性のないＯ面と
が存在するから、Ｎ、Ｏ、Ｐの各面の吸着特性の違いを
利用して薬剤、栄養剤、タンパク等の選択吸着を行うこ
とができ、或る溶液に含浸又は組織に埋入することによ
り、各面に異なる薬剤、栄養剤、タンパク等を吸着させ
て選別できると共に、特定の薬剤等の存在を検出するセ
ンサーとして用いることができる。このように、本発明
は、上記の通り、セラミックスを分極処理してなるセラ
ミックス表面のＮ面側又はＰ面側において細胞、バクテ
リア、ウイルス、菌類等の生体を増殖、減退、活性化又
は不活性化等の制御をすることができると共に、分極し
たセラミックスに蓄えられた分極エネルギーの大小、セ
ラミックスの種類等によって、採用する分極セラミック
スを適宜に選択して、目的にあった生体制御を行うこと
ができる。なお、本発明で生体制御とは、細胞、バクテ
リア、ウイルス、菌類等の生体を増殖、減退、活性化又
は不活性化等の制御をすることを意味する。

【００１２】また、本発明は、分極処理してなるセラミ
ックスの粉体、繊維などからなる骨補填用、歯科用等の
セメント材料を提供しようとするものである。分極処理
してなるセラミックスの粉体は、化学反応性が高いか
ら、従来の歯科用セメントや整形外科用セメントよりも
迅速に硬化し、且つ、高強度である。従って、分極処理
してなるセラミックスの粉体を単独、若しくは従来のセ
メント材料等に混合して使用することによって、迅速に
硬化し、且つ、高強度の優れたセメント材料を提供する
ことができこととなる。また、本発明は、請求項１０に
おいて、セメント材料が分極処理してなるセラミックス
の針状の粉体又は繊維からなるセメント材料を提供しよ
うとするものである。針状のセラミックス粉体又は繊維
は、その形状が細長い分だけからみが良くなるから、歯
科用セメントや整形外科用セメントとして補強効果の高
いセメント材料となる。

【００１３】針状のセラミックス粉体又は繊維は、例え
ば、バイオミメテイック（biomimetic coating）法に
よって、チタン、アルミニウム等の金属の傷を与えた面
に形成される。その理由は、不明であるが、おそらく傷
を与えた面が不安定な状態にあるからアパタイト層にな
らず針状になると考えられる。基板上にセラミックスを
コーテイングする方法は、プラズマスプレー（ plasum
a spray）法、スパッタリング（sputtering）法、電気
泳動法（ electrophoretic deposition followed by si
ntering）、デイップコーテイング（ dip-coating）
法、コンポジットコーテイング（funcutionally gradie
nt composite coating）法 等があるが、バイオミメテ
イック法は、骨が生体内で整形される原理を利用して種
々の基板にアパタイトコーテイングを施す方法である。
ｐＨを７．２５、イオン濃度を人の体液のほぼ等しく調
整した３６．５°Ｃの溶液（疑似体液）中に、基板と一
緒にカルシウムとシリカを主成分とするガラスを１乃至
４日間浸すと、ガラスから溶出したケイ酸イオンが基板
表面に付着し、溶液中のカルシウムイオンとリン酸イオ
ンを取り込んでアパタイト層を形成することができる。
この方法によって、金属やセラミックス、高分子合成樹
脂の表面にアパタイトをコーテイングすることができ
る。

【００１４】また、本発明は、請求項１４又は１５に記
載のセメント材料において、セラミックスが、ヒドロキ
シアパタイトセラミックス、チタン酸バリウムセラミッ
クス、ストロンチウム水酸アパタイトセラミックス、カ
ルシウム及びストロンチウム固溶水酸アパタイトセラミ
ックス、ニオブ酸リチウムセラミックス、ニオブ酸ナト
リウムセラミックス、ニオブ酸カリウムセラミックス、
リン酸カルシウムを含む種々のガラス及び結晶化ガラ
ス、種々の部分安定化及び安定化ジルコニアセラミック
ス、イオン導電性アルミナ（いわゆるベータアルミナ）
セラミックス、鉛系圧電セラミックスのいずれか、又は
その組合せからなるセメント材料を提供しようとするも
のである。また、本発明は、生体親和性のセラミックス
を水蒸気雰囲気内で室温から１０００℃の状態で、１０
乃至１０００００Ｖ／ｃｍの電圧で分極処理してなる生
体材料を提供しようとするものである。

【００１５】室温以下でも、または、１０Ｖ／ｃｍ以下
でもセラミックスを分極処理することは充分にできる
が、分極に時間が掛かり、セラミックス中に蓄えられる
エネルギーが少ない。また、１０００°Ｃ以上、又は、
１０００００Ｖ／ｃｍ以上でも分極処理は可能である
が、セラミックス中に蓄積されずに電流として流出する
ことによりセラミックス中に蓄えられるエネルギーが少
なくなる。従って、室温から１０００℃の状態で、又
は、１０乃至１０００００Ｖ／ｃｍの電圧で、分極処理
してなる生体材料が、分極処理時間と、蓄積エネルギー
の関係で好ましいこととなる。これらの分極条件は、分
極すべきセラミックスの材質によって種々に異なる条件
が最適条件となるが、この最適条件は、個々のセラミッ
クスにつき通常の実験的手法を繰り返すことにより得ら
れるところである。

【００１６】また、本発明は、請求項１４に記載の生体
材料において、セラミックスが、ヒドロキシアパタイト
セラミックス、チタン酸バリウムセラミックス、ストロ
ンチウム水酸アパタイトセラミックス、カルシウム及び
ストロンチウム固溶水酸アパタイトセラミックス、ニオ
ブ酸リチウムセラミックス、ニオブ酸ナトリウムセラミ
ックス、ニオブ酸カリウムセラミックス、リン酸カルシ
ウムを含む種々のガラス及び結晶化ガラス、種々の部分
安定化及び安定化ジルコニアセラミックス、イオン導電
性アルミナ（いわゆるベータアルミナ）セラミックス、
鉛系圧電セラミックスのいずれか１つ、又はそのいずれ
かの組合せからなる生体材料を提供しようとするもので
ある。なお、上記のストロンチウム水酸アパタイトセラ
ミックスの合成と、カルシウム及びストロンチウム固溶
水酸アパタイトセラミックスの合成は、湿式合成した粉
体を、格子ＯＨ- を蒸発させないように、例えば、１
２００°Ｃで１乃至５時間、水蒸気中で加熱焼結させる
方法で作製に成功した。なお、固溶とは、構造を壊さな
いで混合すること、又は混合した状態のことを意味す
る。

【００１７】

【実施例】以下図示する実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図３乃至図５は、分極処理したヒドロキシ
アパタイト（Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2 ）セラミッ
クスを、成犬ビーグルの骨髄中に３日間埋入したときの
生体組織反応を示すもので、図３は２００倍したもの
で、前記ヒドロキシアパタイトセラミックス１のＮ面２
に新生骨３が形成されており、Ｐ面４には出血が見られ
る。図４は、４００倍した他のＰ面４を示し、Ｐ面から
離れたところに新生骨３が形成され、Ｐ面の近くには、
細胞質が細長い結合組織様の細胞５が並んでいるのが見
られる。図５は、４００倍した他のＮ面２を示し、Ｎ面
２に接して新生骨３が認められる。Ｎ面２に接している
単層の細胞は、骨芽細胞６と考えられる。７は骨髄、１
はセラミックスがあったところである。図６は分極処理
したチタン酸バリウムセラミックス８を成犬ビーグルの
骨髄６内に７日間埋入したときの生体組織反応を２００
倍して示すもので、Ｎ面２に沿って凹凸状に見える新生
骨３が認められるのに対して、Ｐ面４には殆ど見られな
い。９は皮質骨である。

【００１８】図７、図８は生体臓器（成犬ビーグルの肝
臓）内に分極処理したチタン酸バリウムセラミックス８
を７日間埋入したときの生体組織反応を４００倍にして
示すもので、図７においてＮ面２に増殖細胞１０が形成
されているのが認められると共に、図８において、Ｐ面
にも結合組織様の細胞５が出ているのが認められる。１
１は肝臓組織である。図９は生体臓器（成犬ビーグルの
筋）内に分極処理したチタン酸バリウムセラミックス８
を７日間埋入したときの生体組織反応を２００倍にして
示すもので、Ｎ面２には整然と細胞列１２が形成されて
いるのに対して、Ｐ面には乱れた細胞配列１３が認めら
れる。図１０はガラスにスパッタリング法により被膜し
たヒドロキシアパタイトセラミックスの分極していない
培地（上側）と分極した培地（中、下側）上で７３時間
培養した骨芽様細胞の挙動を示す位相差顕微鏡写図で、
上側の分極していないＯ面１４の粗い培地に対して、中
央のＮ面２の培地には、緻密に骨芽様細胞が成長してい
るのに対して、下側のＰ面４の培地は、ひび割れた状態
で骨芽様細胞の増殖は殆ど認められない。

【００１９】図１１は分極したストロンチウム水酸アパ
タイトセラミックスを血清内に５日間浸漬したときの表
面の状態を、上からＯ面、Ｐ面、Ｎ面の順に、且つ、横
方向に左から右に、１００倍、２００倍、４００倍に拡
大して示すもので、上側の分極していないＯ面１４には
骨細胞やタンパクが雑多に吸着されているのに対して、
中央のＰ面４には、タンパクが吸着され、下側のＮ面２
には骨細胞が吸着されている。このことから、分極セラ
ミックス上のＯ面、Ｐ面、Ｎ面の吸着特性の違いを利用
して、インプラント材に適宜な吸着特性の分極面を有す
る分極セラミックスの被膜を施すことによって、薬剤、
栄養剤、タンパク等の選択性を付与することができる。
図１２は、チタン基板にスパッタリング法により被膜し
たヒドロキシアパタイトセラミックスを、左端の浸漬前
の状態に対して、疑似体液中に、１日浸漬したときの状
態を、左から右にＰ面、Ｏ面、Ｎ面の順に示すもので、
Ｐ面にはタンパクと疎らな新生骨様のものが認められる
のに対して、Ｎ面には多数の新生骨様組織が認められ、
Ｏ面には、雑多な組織が認められる。

【００２０】スパッタリング法は、真空中で気体分子に
高電圧を加えてグロー放電により正イオン化させて高速
に加速し、陰極材（ターゲット）であるヒドロキシアパ
タイトやリン酸カルシウムの粉体やセラミックスに衝突
させて、たたき出された粒子を対極にあるチタン基板等
に被膜させる方法である。図１３は、チタン基板にバイ
オミメテイック法により被膜したヒドロキシアパタイト
セラミックスを、左端の浸漬前の状態に対して、疑似体
液中に、７日浸漬したときの状態を、左から右にＰ面、
Ｏ面、Ｎ面の順に示すもので、Ｐ面には痩せた新生骨様
のものが認められるのに対して、Ｎ面には大きく成長し
た新生骨様組織が認められ、Ｏ面には、その中間の大き
さの組織が認められる。

【００２１】図１４には、チタン基板にプラズマスプレ
イ法により被膜したヒドロキシアパタイトセラミックス
を、左端の浸漬前の状態に対して、疑似体液中に、１日
浸漬したときの状態を、左から右にＰ面、Ｏ面、Ｎ面の
順に示すもので、Ｐ面、Ｏ面には痩せた細胞らしきもの
が認められるにすぎないのに対して、Ｎ面には大きく成
長した新生骨様組織が認められる。プラズマスプレイ法
は、溶融・照射手段としてアーク放電を用いてセラミッ
クスを溶融又はそれに近い状態で基板上に高速で吹き付
けてコーテイングする方法である。プラズマの周辺に低
温気体を流すとプラズマジェットの中心は数万°Ｃに達
し、ここへヒドロキシアパタイトの数〜数十μｍの粒径
の粉体をキャリヤガスにより毎秒数百メートルの速度で
導入すると、照射物は、１０４〜１０６°Ｃ／秒の速度
で急冷され、ラメラ状のヒドロキシアパタイトセラミッ
クス膜が基板上に形成される。

【００２２】図１５には、チタン基板に金属キレート電
解法（ metal chelate dissociation method )により被
膜した針状のヒドロキシアパタイトセラミックスを、左
端の浸漬前の状態に対して、疑似体液中に、２日浸漬し
たときの状態を、左から右にＰ面、Ｏ面、Ｎ面の順に示
すもので、Ｐ面、Ｏ面には針状が認められる程度の痩せ
た細胞らしきものが吸着しているにすぎないのに対し
て、Ｎ面には大きく成長した新生骨様組織が認められ
る。図１２乃至図１５は、汎用法の種々の生体親和コー
テイングにより被覆されたヒドロキシアパタイト膜につ
いて、分極処理することによって、被膜成形方法に係わ
らず分極効果が得られることを示す実施例である。な
お、発明者は、ヒドロキシアパタイトセラミックス以外
の、チタン酸バリウムセラミックス、ストロンチウム水
酸アパタイトセラミックス、カルシウム及びストロンチ
ウム固溶水酸アパタイトセラミックス、ニオブ酸リチウ
ムセラミックス、ニオブ酸ナトリウムセラミックス、ニ
オブ酸カリウムセラミックス、リン酸カルシウムを含む
種々のガラス及び結晶化ガラス、種々の部分安定化及び
安定化ジルコニアセラミックス、イオン導電性アルミナ
（いわゆるベータアルミナ）セラミックス、鉛系圧電セ
ラミックスについて、分極処理によって分極効果が得ら
れることを確認している。

【００２３】図１６乃至図１８は、分極したヒドロキシ
アパタイトセラミックスの中に蓄えられた分極エネルギ
ーを示す図面で、加熱することによって、分極セラミッ
クスに蓄積されていたエネルギーが熱刺激電流として解
放されるのを測定することによって、分極セラミックス
中に分極により蓄積されていたエネルギー（分極エネル
ギー）を検出したものである。図１６は、水蒸気雰囲気
内で３００°Ｃ、２０００Ｖ／ｃｍ、１時間の条件で分
極したヒドロキシアパタイトセラミックスの分極エネル
ギーを示す図面で、蓄積された熱刺激電流のピーク値は
約５０００ｐＡ（ピコアンペア）である。

【００２４】図１７は、水蒸気雰囲気内で３５０°Ｃ、
１０００Ｖ／ｃｍ、１時間の条件で分極したヒドロキシ
アパタイトセラミックスの分極エネルギーを示す図面
で、蓄積された熱刺激電流のピーク値は約５２００ｐＡ
（ピコアンペア）である。図１８は、水蒸気雰囲気内で
４００°Ｃ、１０００Ｖ／ｃｍ、１時間の条件で分極し
たヒドロキシアパタイトセラミックスの分極エネルギー
を示す図面で、蓄積された熱刺激電流のピーク値は約１
９０００ｐＡ（ピコアンペア）を越えるものである。こ
れらの分極条件は、分極すべきセラミックスの材質によ
って種々に異なる条件が最適条件となるが、この最適条
件は、通常の実験的手法により得られるところである。
ここでは、図１８から、図１６、図１７に比較して、ヒ
ドロキシアパタイトセラミックスの分極条件は、水蒸気
雰囲気内で４００°Ｃ、１０００Ｖ／ｃｍ、１時間が最
適条件といえる。

【００２５】

【発明の効果】以上の通り、本発明に係るセラミックス
を分極処理してなるセラミックス表面のＮ面側には、１
週間程度の初期段階で骨芽細胞が増殖し骨形成が迅速に
行われるため、また、セラミックス表面のＰ面側には、
数週間から数ヶ月程度の中、長期段階で時間の経過と共
にＮ面と同等の骨形成が行われるため、分極処理してな
るセラミックスの粉体、又は繊維やセラミックスコーテ
イング膜を骨充填材や人工骨に施すことにより、骨修復
が迅速に、確実に行われ、骨粗そう症の骨保持として利
用することができることとなり、また、チタン等の金属
やポリマーの表面を生体親和性のセラミックで被覆した
整形外科や歯科用のインプラント材を分極処理して用い
ることにより、同様に、分極処理してなるセラミックス
表面のＮ面側又はＰ面側には、骨芽細胞が増殖し骨形成
が迅速に確実に行われ、修復機能を増大することができ
る効果がある。また、生体内において、分極処理してな
るセラミックス表面のＮ面又はＰ面は、生体細胞や組織
を誘導し、生体細胞、免疫細胞、リンパ球が増殖し、細
胞組織や神経細胞が活性化し、種々の組織や細胞を再
生、増殖することができる。

【００２６】従って、従来のポリマーやガラス製の細胞
培養器では材質の溶出等の問題があったが、これに生体
親和性のセラミックスのコーテイング膜を施し、分極し
たものを用いることにより、増殖促進効果の高い細胞及
び組織培養器材とすることができる。また、分極処理し
てなるセラミックス表面のＮ面又はＰ面は、バクテリア
又はウイルスを誘導し、増殖し、活性化することができ
るから、増殖促進効果の高いバクテリア又はウイルスの
培養器材とすることができる。また、分極処理してなる
セラミックス表面のＮ面又はＰ面側においては、バクテ
リア、ウイルス、菌類等は、減退又は不活性化するか
ら、また、菌類等の種類によっては逆の挙動を示すもの
もあるから、分極処理してなるセラミックス表面のＰ面
とＮ面を使い分けて、抗菌食器や種々の抗菌器材を製作
することができる。

【００２７】また、分極処理してなるセラミックスの表
面には、Ｎ面とＰ面とその境界の極性のないＯ面とが存
在するから、Ｎ、Ｏ、Ｐの各面の吸着特性の違いを利用
して薬剤、栄養剤、タンパク等の選択吸着を行うことが
でき、或る溶液に含浸又は組織に埋入することにより、
各面に異なる薬剤、栄養剤、タンパク等を吸着させて選
別できると共に、特定の薬剤等の存在を検出するセンサ
ーとして用いることができる。従って、セラミックスを
分極処理してなるセラミックス表面のＮ面側又はＰ面側
において細胞、バクテリア、ウイルス、菌類等の生体を
増殖、減退、活性化又は不活性化等の制御をする生体制
御方法と制御材料を提供することができる効果がある。

【００２８】また、分極処理してなるセラミックスの粉
体は、化学反応性が高いから、従来の歯科用セメントや
整形外科用セメントよりも迅速に硬化し、且つ、高強度
である。従って、分極処理してなるセラミックスの粉体
を単独、若しくは従来のセメント材料等に混合して使用
することによって、迅速に硬化し、且つ、高強度の優れ
たセメント材料を提供することができこととなる。ま
た、本発明によれば、針状のセラミックス粉体又は繊維
は、その形状が細長い分だけからみが良くなるから、歯
科用セメントや整形外科用セメントとして補強効果の高
いセメント材料となる。また、本発明は、生体親和性の
セラミックスを水蒸気雰囲気内で室温から１０００℃の
状態で、１０乃至１０００００Ｖ／ｃｍの電圧で分極処
理して、分極処理時間と、蓄積エネルギーの関係で好ま
しい生体材料を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理説明図。

【図２】 本発明の原理説明図。

【図３】 本発明の一実施例の一実施態様を示す顕微
鏡写真図。

【図４】 本発明の一実施例の他の実施態様を示す顕
微鏡写真図。

【図５】 本発明の一実施例の他の実施態様を示す顕
微鏡写真図。

【図６】 本発明の一実施例の他の実施態様を示す顕
微鏡写真図。

【図７】 本発明の一実施例の他の実施態様を示す顕
微鏡写真図。

【図８】 本発明の一実施例の他の実施態様を示す顕
微鏡写真図。

【図９】 本発明の一実施例の他の実施態様を示す顕
微鏡写真図。

【図１０】 本発明の他の実施例の一実施態様を示す
顕微鏡写真図。

【図１１】 本発明の他の実施例の他の実施態様を示
す顕微鏡写真図。

【図１２】 本発明の他の実施例の一実施態様を示す
顕微鏡写真図。

【図１３】 本発明の他の実施例の他の実施態様を示
す顕微鏡写真図。

【図１４】 本発明の他の実施例の一実施態様を示す
顕微鏡写真図。

【図１５】 本発明の他の実施例の他の実施態様を示
す顕微鏡写真図。

【図１６】 本発明の一実施例の分極エネルギーを示
す実測図。

【図１７】 本発明の他の実施例の分極エネルギーを
示す実測図。

【図１８】 本発明の他の実施例の分極エネルギーを
示す実測図。

【符号の説明】

１ 分極したセラミックス（のあったところ） ２ Ｎ面 ３ 新生骨 ４ Ｐ面 ５ 結合組織様の細胞 ６ 骨芽細胞 ７ 骨髄 ８ チタン酸バリウムセラミックス（のあったとこ
ろ） ９ 皮質骨 １０ 増殖細胞 １１ 肝臓組織 １２ 細胞列 １３ 乱れた細胞配列 １４ Ｏ面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｌ 27/00 Ａ６１Ｌ 27/00 Ｋ Ａ６１Ｐ 31/04 Ａ６１Ｐ 31/04 43/00 １０５ 43/00 １０５ Ｃ１２Ｎ 11/14 Ｃ１２Ｎ 11/14 Ｆターム(参考） 4B033 NA11 NB13 NB25 NB26 NB27 NC04 ND12 4B065 AA90X BC44 BC45 CA44 CA60 4C081 AA01 AB02 AB06 AC04 BA12 BA14 CF011 CF021 CF031 CF111 CF141 CF24 DA04 DA11 4C086 AA02 AA03 HA04 HA05 HA06 HA07 HA15 HA19 HA21 HA23 MA01 MA04 MA34 MA43 MA57 MA65 ZA67 ZA96 ZC02

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックスを分極処理してなるセ
   ラミックス表面のＮ面側又はＰ面側において細胞、バク
   テリア、ウイルス、菌類等の生体を増殖、減退、活性化
   又は不活性化等の制御をすることからなる生体制御方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の生体制御方法にお
   いて、セラミックスが、ヒドロキシアパタイトセラミッ
   クス、チタン酸バリウムセラミックス、ストロンチウム
   水酸アパタイトセラミックス、カルシウム及びストロン
   チウム固溶水酸アパタイトセラミックス、ニオブ酸リチ
   ウムセラミックス、ニオブ酸ナトリウムセラミックス、
   ニオブ酸カリウムセラミックス、リン酸カルシウムを含
   む種々のガラス及び結晶化ガラス、種々の部分安定化及
   び安定化ジルコニアセラミックス、イオン導電性アルミ
   ナ（いわゆるベータアルミナ）セラミックス、鉛系圧電
   セラミックスのいずれか、又はその組合せからなる生体
   制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の生体制御方
   法において、セラミックスが粉体、繊維又はコーテイン
   グ膜からなることを特徴とする生体制御方法。
4. 【請求項４】 セラミックス表面のＮ面側又はＰ面側
   において細胞、バクテリア、ウイルス、菌類等の生体を
   増殖、減退、活性化又は不活性化等の制御をするべくセ
   ラミックスを分極処理してなる生体制御材料。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の生体制御材料におい
   て、セラミックスが、ヒドロキシアパタイトセラミック
   ス、チタン酸バリウムセラミックス、ストロンチウム水
   酸アパタイトセラミックス、カルシウム及びストロンチ
   ウム固溶水酸アパタイトセラミックス、ニオブ酸リチウ
   ムセラミックス、ニオブ酸ナトリウムセラミックス、ニ
   オブ酸カリウムセラミックス、リン酸カルシウムを含む
   種々のガラス及び結晶化ガラス、種々の部分安定化及び
   安定化ジルコニアセラミックス、イオン導電性アルミナ
   （いわゆるベータアルミナ）セラミックス、鉛系圧電セ
   ラミックスのいずれか、又はその組合せからなる生体制
   御材料。
6. 【請求項６】 請求項４又は５に記載の生体制御材
   料において、セラミックスが粉体、繊維又はコーテイン
   グ膜からなることを特徴とする生体制御材料。
7. 【請求項７】 分極処理してなるセラミックス上の
   Ｎ面、Ｏ面、Ｐ面の吸着特性の違いを利用して薬剤、栄
   養剤、タンパク等の選択吸着を行うことからなるタンパ
   ク等の選択吸着方法。
8. 【請求項８】 分極処理したセラミックス表面のＮ
   面、Ｏ面、Ｐ面の吸着特性の違いを利用して薬剤、栄養
   剤、タンパク等の選択吸着を行うべくセラミックスを分
   極処理してなるタンパク等の選択吸着材料。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の選択吸着材料におい
   て、セラミックスが、ヒドロキシアパタイトセラミック
   ス、チタン酸バリウムセラミックス、ストロンチウム水
   酸アパタイトセラミックス、カルシウム及びストロンチ
   ウム固溶水酸アパタイトセラミックス、ニオブ酸リチウ
   ムセラミックス、ニオブ酸ナトリウムセラミックス、ニ
   オブ酸カリウムセラミックス、リン酸カルシウムを含む
   種々のガラス及び結晶化ガラス、種々の部分安定化及び
   安定化ジルコニアセラミックス、イオン導電性アルミナ
   （いわゆるベータアルミナ）セラミックス、鉛系圧電セ
   ラミックスのいずれか、又はその組合せからなるタンパ
   ク等の選択吸着材料。
10. 【請求項１０】 請求項８又は９に記載の生体制御
    材料において、セラミックスが粉体、繊維又はコーテイ
    ング膜からなる生体制御材料。
11. 【請求項１１】 分極処理してなるセラミックスの
    粉体又は繊維からなる骨補填用、歯科用等のセメント材
    料。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、セメント材
    料が針状の粉体又は繊維からなるセメント材料。
13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２に記載のセメン
    ト材料において、セラミックスが、ヒドロキシアパタイ
    トセラミックス、チタン酸バリウムセラミックス、スト
    ロンチウム水酸アパタイトセラミックス、カルシウム及
    びストロンチウム固溶水酸アパタイトセラミックス、ニ
    オブ酸リチウムセラミックス、ニオブ酸ナトリウムセラ
    ミックス、ニオブ酸カリウムセラミックス、リン酸カル
    シウムを含む種々のガラス及び結晶化ガラス、種々の部
    分安定化及び安定化ジルコニアセラミックス、イオン導
    電性アルミナ（いわゆるベータアルミナ）セラミック
    ス、鉛系圧電セラミックスのいずれか、又はその組合せ
    からなるセメント材料。
14. 【請求項１４】 生体親和性のセラミックスを水蒸気
    雰囲気内で室温から１０００℃の状態で分極処理してな
    る生体材料。
15. 【請求項１５】 生体親和性のセラミックスを水蒸気
    雰囲気内で１０乃至１０００００Ｖ／ｃｍの電圧で分極
    処理してなる生体材料。
16. 【請求項１６】 請求項１４又は１５に記載の生体材
    料において、セラミックスが、ヒドロキシアパタイトセ
    ラミックス、チタン酸バリウムセラミックス、ストロン
    チウム水酸アパタイトセラミックス、カルシウム及びス
    トロンチウム固溶水酸アパタイトセラミックス、ニオブ
    酸リチウムセラミックス、ニオブ酸ナトリウムセラミッ
    クス、ニオブ酸カリウムセラミックス、リン酸カルシウ
    ムを含む種々のガラス及び結晶化ガラス、種々の部分安
    定化及び安定化ジルコニアセラミックス、イオン導電性
    アルミナ（いわゆるベータアルミナ）セラミックス、鉛
    系圧電セラミックスのいずれか、又はその組合せからな
    る生体材料。